有限元与无网格伽辽金耦合法分析二相连续多孔介质

将有限元法和无网格伽辽金法相结合,创造出一种新的数值计算方法,该法既能利用有限元法的优点,又能发挥无网格伽辽金法局部化技术的无单元特性,使其具有计算优势.推导了二相多孔介质的有限元法与无网格伽辽金法耦合的离散方法.给出了两个算例,在计算二维固结方程时,精度较高且处理液体流量准确,是有限元法的有力补充.     

非线性热传导方程MLPG/RBF-FD无网格数值模拟

结合无网格局部彼得洛夫-伽辽金(MLPG)方法和径向基函数有限差分(RBF-FD)无网格方法求解非线性热传导问题。MLPG方法属于弱式无网格方法,具有处理边界条件方便的优点,然而因其要做大量的插值、积分运算而计算效率偏低;RBF-FD无网格方法属于强式无网格方法,直接对微分算子进行数值离散,计算效率高,然而其边界条件的处理较复杂。将二者相结合,在求解域边界附近采用MLPG方法,其它区域采用RBF-FD无网格方法,则能扬长避短。介绍了MLPG方法和RBF-FD无网格方法的基本原理,将该混合方法用来求解非线性热传导方程,数值算例显示了方法的正确性和高效性。     

耦合径向基函数与多项式基函数的无网格方法

耦合径向基函数和多项式基函数,形成一种新的近似函数.该近似函数对散乱分布的离散数据点进行逼近时,只需节点信息,不需要划分网格.详细描述了耦合近似函数的建立、属性、插值行为及其形函数和形函数导数的性质.最后引入修正变分原理和单位分解积分技术求解边值问题,并给出了计算实例,表明耦合径向基函数和多项式基函数是一种非常有效的方法.     

积分节点迎风偏移的节点积分无单元Galerkin方法

建立求解稳态对流-扩散方程的-种稳定、高效的无单元Galerkin方法.该方法计算积分时采用基于局部Taylor展开的节点积分,并根据对流占优的程度对积分节点进行自适应迎风偏移.与传统的使用稳定化的无单元Galerkin方法相比,该方法是-种不依赖于背景网格积分的纯无网格方法,具有更好的稳定性和较高的计算效率,其程序实施更为简便.     

动态断裂力学的无网格流形方法

运用无网格流形方法求解动态断裂力学问题.该方法利用单位分解法和有限覆盖技术建立形函数，形函数的建立不受域内不连续的影响，可较好地求解裂纹问题.对于局部化问题，该方法的形函数构造较其他方法更为有效，避免了其他方法在建立试函数时没有考虑不连续尖端的缺点.由于采用有限覆盖技术建立试函数，该方法克服了不连续对试函数的影响，尤其当不连续变得复杂时，更能显示该方法在处理不连续方面的优点.在求解动态断裂力学问题时，弹性动力学积分弱形式的推导采用加权残数法，空间离散采用基于单位分解法的无网格流形方法，时间离散主要采用Newmark法.最后给出两个数值算例，将计算结果与解析解对比，说明该方法的正确性和可行性. 关键词： 有限覆盖 无网格流形方法 动态断裂力学 动态应力强度因子     

无网格法剖析及基扩充EFG法在电磁计算中的应用

主要论述基扩充的无网格法(MLM)用于2D电磁问题计算时的具体算法及编程问题。以独特的分步骤操作方法，介绍了无网格方法；从数值拟合的角度，对无网格伽辽金法(EFG)的核心技术——移动最小二乘法进行了深入剖析；严格按照加权余量法原理，利用偏微分方程的余量加权在节点支持域上的积分，导出了基扩充的EFG离散格式；应用FEM和基扩充的EFG两种方法对一些实例进行了计算验证。     

高阶间断伽辽金时域有限元方法分析三维谐振腔

从一阶麦克斯韦旋度方程出发,研究一种区域分解时域有限元目的——高阶间断伽辽金时域有限元目的.其中对时间的离散采用Crank-Nicolson差分格式,电场和磁场采用相同阶数的高阶矢量基函数展开.分析三维谐振腔问题,数值结果表明,目的 中时间步长的选取可以摆脱CFL稳定性条件的限制;此外,与基于常用Whitney矢量基函数的目的 相比,采用高阶矢量基函数可以明显地提高计算精度及计算效率.     

水平集方程在四边形网格上的数值离散方法

在多介质大变形数值计算中，正交的笛卡儿网格很难满足计算要求，经常要在一般四边形网格上进行数值计算，因此需要在一般四边形网格上实现波阵面的捕捉算法。水平集方法不需显式地构造界面，容易处理界面拓扑结构的变化，因此选用水平集方法来捕捉波阵面。无曲率的水平集方程、重新初始化方程是齐次Hamilton-Jacobi方程，可以直接运用正格式进行离散。文中只考虑曲率项是曲率的线性函数的情况，与曲率相关的水平集方程含有水平集函数的二阶导数，不能采用正格式离散，采用伽辽金有限元方法进行离散。     

势问题的径向基函数——局部边界积分方程方法

将基于径向基函数构造的具有插值特性的近似函数和局部边界积分方程方法相结合，建立了求解势问题的径向基函数——局部边界积分方程方法，推导了相应离散方程.与其他边界积分方程的无网格方法相比，本文方法具有数值实现过程简单、计算量小、精度高的优点，并可直接施加边界条件.最后通过算例说明了该方法的有效性. 关键词： 径向基函数 无网格方法 局部边界积分方程 势问题     

弹性力学的重构核粒子边界无单元法

将重构核粒子法(RKPM)和边界积分方程方法结合，提出了一种新的边界积分方程无网格方法——重构核粒子边界无单元法(RKP-BEFM).对弹性力学问题，推导了其重构核粒子边界无单元法的公式，研究其数值积分方案，建立了重构核粒子边界无单元法离散化边界积分方程，并推导了重构核粒子边界无单元法的内点位移和应力积分公式.重构核粒子法形成的形函数具有重构核函数的光滑性，且能再现多项式在插值点的精确值，所以本方法具有更高的精度.最后给出了数值算例，验证了本方法的有效性和正确性. 关键词： 重构核粒子法 弹性力学 边界无单元法     

快速多极子方法中角谱积分分析

从基本球面波函数的平面波展开式出发,分析了对空间角谱二维积分表达式中被积函数频谱特性,从采样定理的角度得出(2L,4L)的求积标准.比较了采用不同的求积方式得到的积分结果,并与球面波函数的准确值进行比较.对轴向平面电磁波照射的立方导体进行直接的矩量法(MOM)分析和不同求积点的FMM方法分析,比较两种方法计算得到的阻抗矩阵与入射向量相乘的结果.结果表明:用该求积方式得到结果与直接MOM方法的计算结果吻合.     

The generalized product partition of unity for the meshless methods

The partition of unity is an essential ingredient for meshless methods named by GFEM, PUFEM (partition of unity FEM), XFEM (extended FEM), RKPM (reproducing kernel particle method), RPPM (reproducing polynomial particle method), the method of hp clouds in the literature. There are two popular choices for partition of unity: a piecewise linear FEM mesh and the Shepard-type partition of unity. However, the partition of unity (PU) by a FEM mesh leads to the singular (or nearly singular) matrices and non-smooth approximation functions. The Shepard-type partition of unity requires lengthy computing time and its implementation is difficult. In order to alleviate these difficulties, Oh et al. introduced the smooth piecewise polynomial PU functions with flat-top, that lead to small matrix condition numbers, and almost everywhere partition of unity, that can handle essential boundary conditions. Nevertheless, we could not have the smooth closed form PU functions with flat-top for general polygonal patches (2D) and general polyhedral patches (3D). In this paper, we introduce one of the most simple and efficient partition of unity, called the (generalized) product partition of unity. The product PU functions constructed by this method are the closed form smooth piecewise polynomials with flat-top and could handle background meshes (general polygonal patches as well as general polyhedral patches) arising in practical applications of meshless methods.     

三维频域格林函数的高效率计算方法

将高斯积分引入频域格林函数及其导数的数值计算,计算结果与已有文献进行对比,证明该方法在满足足够精度的基础上,使计算过程简化,减少分区,提高计算效率.     

Differential Quadrature Analysis of Moving Load Problems

The differential quadrature method (DQM) has been successfully used in a variety of fields. Similar to the conventional point discrete methods such as the collocation method and finite difference method, however, the DQM has some difficulty in dealing with singular functions like the Dirac-delta function. In this paper, two modifications are introduced to overcome the difficulty encountered in solving differential equations with Dirac-delta functions by using the DQM. The moving point load is work-equivalent to loads applied at all grid points and the governing equation is numerically integrated before it is discretized in terms of the differential quadrature. With these modifications, static behavior and forced vibration of beams under a stationary or a moving point load are successfully analyzed by directly using the DQM. It is demonstrated that the modified DQM can yield very accurate solutions. The compactness and computational efficiency of the DQM are retained in solving the partial differential equations with a time dependent Dirac-delta function.     

A New Composite Quadrature Rule

We present a new composite quadrature rule which is exact for polynomials of degree $2N+K-1$ with $N$ abscissas at each subinterval and $K$ boundary conditions. The corresponding orthogonal polynomials are introduced and the analytic formulae for abscissas and weight functions are presented. Numerical results show that the new quadrature rule is more efficient, compared with classical ones.     

二氧化硅分子配分函数的研究

在低温20K到高温6000K温度范围内,计算了¹⁶O²⁸Si¹⁶O分子稳定结构的的总配分函数.其中,转动配分函数考虑了离心扭曲修正,振动配分函数采用谐振子近似.把20—6000K的温度范围划分为五区间段,计算的总配分函数在这五个温度区间分别被拟合到一个温度T的四阶多项式,从而在每个区间均得到五个拟合系数.由这些拟合系数就可以快速、准确地获得分子在所研究温度范围内任意温度的总的配分函数. 关键词： 总配分函数 二氧化硅分子 转动配分函数 振动配分函数     

Navier-Stokes方程的线性化微分求积法

提出一种新的线性化微分求积法(LDQM),将这种目的应用到流函数和涡量形式的Navier-Stokes方程.通过LDQM,非线性方程很容易被解出来,并且容易处理压力的边界条件.为检验本目的,计算了两个数值算例.     

Application of the Generalized Differential Quadrature Method in Solving Burgers'Equations

The aim of this paper is to obtain numerical solutions of the one-dimensional, two-dimensional and coupled Burgers' equations through the generalized differential quadrature method (GDQM). The polynomial-based differential quadrature (PDQ) method is employed and the obtained system of ordinary differential equations is solved via the total variation diminishing Runge-Kutta (TVD-RK) method. The numerical solutions are satisfactorily coincident with
the exact solutions. The method can compete against the methods applied in the literature.