三维非结构网格自动生成

采用各向异性平面非结构网格生成技术对曲面的参数平面进行三角剖分,从而得到曲面的非结构网格,作为三维非结构网格的边界网格.应用推进面法生成网格内点,增量法将生成的内点逐点插入现有网格进行网格细化,得到三维计算域的Delaunay非结构网格.讨论了非结构网格质量优化方法.给出几个算例说明方法的应用.     

快速泡泡布点方法

泡泡布点算法能够在复杂区域上不经过人工干预生成高质量的节点集,为提高其计算效率,本文对泡泡布点法做三方面修正:①让泡泡运动的粘性系数c随时间的推移逐渐增大以加速收敛,每轮模拟结束后需增删泡泡时再给c赋一个较小的值以确保泡泡分布的质量;②求解控制泡泡运动的常微分方程组时选用时间复杂度较小的数值算法.算例表明数值方法精度在一定程度上的降低对节点质量的影响不大,能有效的节约计算时间;③取消对泡泡交叠率的排序,通过设置阈值控制泡泡的增删.算例表明以上方案节约运行时间40%以上,所布置节点对应的Delaunay三角单元网格平均质量高于0.9.该快速算法高效且能够生成高质量的节点集.     

泡泡布点方法及其并行性

针对无网格和有限元方法中的布点需求,借鉴分子动力学方法和泡泡网格化方法的思想和处理技术,提出一种单纯的布点方法--泡泡布点方法.将区域内的点看作有相互作用力的泡泡,通过动态模拟得到高质量的点集,模拟中不需要网格连接.算例显示,生成的均匀点集和非均匀点集都具有很好的结构和渐进性,并对复杂区域具有很好的适应性.同时由于相互作用力的局部性,该布点方法类似于短程作用的分子动力学模拟,拥有潜在的并行性.通过初步的并行算例,验证了其并行化的可行性.     

带源参数的热传导反问题的无网格方法

利用无网格有限点法求带有源参数的一维热传导反问题，推导了相应的离散方程.与其他基于网格的方法相比，有限点法采用移动最小二乘法构造形函数，只需要节点信息，不需要划分网格，用配点法离散求解方程，可以直接施加边界条件，不需要在区域内部求积分，减小了计算量.用有限点法求解热传导反问题具有数值实现简单、计算量小、可以任意布置节点等优点.最后通过算例验证了该方法的有效性.     

解弹性力学第二类边界积分方程的求积法与分裂外推

利用Sidi奇异求积公式,提出了解曲边多角形域上线性弹性力学第二类边界积分方程的求积法,即离散矩阵的每个元素的生成只需赋值不需计算任何奇异积分.通过估计离散矩阵的特征值和利用Anselone聚紧收敛理论,证明了近似解的收敛性;同时得到了误差的多参数渐近展开式;通过并行地解粗网格上的离散方程,利用分裂外推获得了高精度近似解和后验误差.     

二维多流体域耦合声场的光滑有限元解法

针对声学有限元分析中四节点等参单元计算精度低,对网格质量敏感的问题,将光滑有限元法引入到多流体域耦合声场的数值分析中,提出了二维多流体域耦合声场的光滑有限元解法。该方法在Helmholtz控制方程与多流体域耦合界面的声压/质点法向速度连续条件的基础上,得到二维多流体耦合声场的离散控制方程,并采用光滑有限元的分区光滑技术将声学梯度矩阵形函数导数的域内积分转换形函数的域边界积分,避免了雅克比矩阵的计算。以管道二维多流体域耦合内声场为数值分析算例,研究结果表明,与标准有限元相比,对单元尺寸较大或扭曲严重的四边形网格模型,光滑有限元的计算精度更高。因此光滑有限元能很好地应用于大尺寸单元或扭曲严重的网格模型下二维多流体域耦合声场的预测,具有良好的工程应用前景。      

非均质各向异性地层中方位随钻电磁测井响应三维有限体积法数值模拟算法

方位随钻电磁测井是一种能够实时探测地层边界、实现地质导向与井眼成像的新型测井技术. 本文根据方位随钻电磁测井仪器的典型线圈系结构, 首先引入柱坐标系下非均质完全各向异性地层中电流源并矢Green函数, 并利用电磁场叠加原理给出倾斜发射线圈激发的电场以及倾斜接收线圈上感应电动势的计算公式; 然后应用电流源电场并矢Green函数的混合势克服非均质地层中电磁数值模拟的低感应数问题, 通过ρ 和z方向上Lebedev网格设法降低网格节点个数, 并且利用标准化算法确定柱坐标系下非均质单元上的等效电导率. 在此基础上, 用三维有限体积法建立柱坐标系电场混合势的离散方法, 得到一个交错网格上电场矢势和标势大型代数方程, 并用不完全LU分解以及稳定双共轭梯度法确定数值解. 最后, 通过数据模拟结果对算法的有效性进行检验, 并考察钻铤、线圈倾斜角度以及地层各向异性等参数对仪器响应的影响. 数值结果表明: 在柱坐标系下用三维有限体积法的数值模拟算法处理非均质各向异性层中方位随钻电磁测井响应可以得到很好的结果. 钻铤、电导率各向异性、层边界均对方位随钻电磁波测井响应产生较大的影响; 在电阻率较大的地层, 幅度比和相位差响应越小; 发射线圈和接收线圈同时倾斜时, 幅度比和相位差响应受地层的影响更灵敏.     

九点格式中网格边上切向流的计算——节点自适应加权格式

针对网格扭曲的不同情形,直接考虑网格边上切向流的离散.基于扩散方程法向流连续的条件,给出离散法向流的构造,导出扭曲网格上九点计算格式中网格边上离散切向流的表达式,从而推导出加权系数的计算公式,适应于各种扭曲的网格.数值结果表明,与九点格式中节点量简单加权的方法相比,基于网格边离散切向流的节点自适应加权九点格式的精度有明显改进,迭代求解次数减少,计算效率明显提高.     

三维复杂外形的非结构网格自动生成技术与应用

给出了一套三菜的非结构网络自动生成方法。任意外形由几种代表性的曲线和曲面来描述,将曲面变换为平面,在平面内由二维阵面推进法生成三角形网格,然后反变换为物形表面网格。空间的四面体网格由三维阵面推进法生成。四面体网格的优化采用了附加“关联质量”约束的节点松驰的局部的Ｄｅｌａｕｎａｙ变换技术。另外还发展了非结构风格的自适应技术。数值算例表明了方法的灵活性和通用性     

一种基于特征理论模拟凝聚炸药爆轰的单元中心型Lagrange方法

提出一种数值模拟凝聚炸药爆轰问题的单元中心型Lagrange方法.利用有限体积离散爆轰反应流动方程组,基于双曲型偏微分方程组的特征理论获得离散网格节点的速度与压力,获得的网格节点速度与压力用于更新网格节点位置以及计算网格单元边的数值通量.以这种方式获得的网格节点解是一种"真正多维"的理论解,是一维Godunov格式在二维Riemann问题的推广.有限体积离散得到的爆轰反应流动的半离散系统使用一种显-隐Runge-Kutta格式来离散求解：显式格式处理对流项,隐式格式处理化学反应刚性源项.算例表明,提出的单元中心型Lagrange方法能够较好地模拟凝聚炸药的爆轰反应流动.     

Metric construction by length distribution tensor and edge based error for anisotropic adaptive meshing

Metric tensors play a key role to control the generation of unstructured anisotropic meshes. In practice, the most well established error analysis enables to calculate a metric tensor on an element basis. In this paper, we propose to build a metric field directly at the nodes of the mesh for a direct use in the meshing tools. First, the unit mesh metric is defined and well justified on a node basis, by using the statistical concept of length distribution tensors. Then, the interpolation error analysis is performed on the projected approximate scalar field along the edges. The error estimate is established on each edge whatever the dimension is. It enables to calculate a stretching factor providing a new edge length distribution, its associated tensor and the corresponding metric. The optimal stretching factor field is obtained by solving an optimization problem under the constraint of a fixed number of edges in the mesh. Several examples of interpolation error are proposed as well as preliminary results of anisotropic adaptation for interface and free surface problem using a level set method.     

An Approximated Solution of the Einstein Equations for a Rotating Body with Negligible Mass

The paper considers the problem of finding the metric of space time around a rotating, weakly gravitating body. Both external and internal metric tensors are consistently found, together with an appropriate source tensor. All tensors are calculated at the lowest meaningful approximation in a power series. The two physical parameters entering the equations (the mass and the angular momentum per unit mass) are assumed to be such that the mass effects are negligible with respect to the rotation effects. A non zero Riemann tensor is obtained. The order of magnitude of the physical effects is discussed.     

Computer calculation of tensors in Riemann normal coordinates

A new method of calculation is given for arbitrary tensors in Riemann normal coordinates. Inventing a compact notation for an abstract form of tensors which is suitable to a noncommutative algebra system, we carry out the computer calculations to obtain coefficients of the Taylor expansion of tensors in Riemann normal coordinates. Explicit forms are given up to the tenth order for the metric tensor.     

Beyond the Friedmann-Lemaâtre-Robertson-Walker Big Bang Singularity

Einstein's equation,in its standard form,breaks down at the Big Bang singularity.A new version,equivalent to Einstein's whenever the latter is defined,but applicable in wider situations,is proposed.The new equation remains smooth at the Big Bang singularity of the Friedmann-Lemaâtre-Robertson-Walker model.It is a tensor equation defined in terms of the Ricci part of the Riemann curvature.It is obtained by taking the Kulkarni-Nomizu product between Einstein's equation and the metric tensor.     

The seed of magnetic monopoles in the early inflationary universe from a 5D vacuum state

Starting from a 5D Riemann flat metric, we have induced an effective 4D Hermitian metric which has an antisymmetric part which is purely imaginary. We have worked an example in which both, non-metricity and cotorsion are zero. We obtained that the production of monopoles should be insignificant at the end of inflation and the tensor metric should come asymptotically diagonal and describing a nearly 4D de Sitter expansion.     

黎曼面上的温度对偶性与亏格数g=1和2的弦宇宙学解

考察了一个在引力场g_μv和dilaton场背景下的有限温度玻色弦模型,导出了高亏格黎曼面上能量动量张量满足的对偶关系式;同时,还在四维Robertson–Walker(R–W)度规下证明了弦气体物质作用量的温度对偶不变性,获得了亏格数g=1和2的弦宇宙学解,并研究了运动方程的温度变换性质.     

超Killing方程与超对称变换

在超空间(x,θ)上定义了度规张量场G^AB后,计算了四阶曲率张量R^D_ABC并找出其推广的循环性(cyclicity)。推导了超空间上保度量变换所应满足的条件,即超Killing方程:ξ_A:B+η_abξ_B:A=0。在零曲率情形,求出了超Killing方程的通解,及其相应生成元间的对易关系。在常曲率情形,找出了超Killing方程的特解。 关键词：