对称性及多群中子扩散方程数值解

在多群中子扩散方程解析解的基础上,利用方程及求解域的对称性建立了新的数值求解中子扩散方程的理论模型.该模型显著的优点是适用于各种对称区域(二维、三维区域)尤其是非正方形区域中子扩散方程的求解,它彻底避免了常规节块法应用于非正方形几何时所出现的奇异性问题,且所得的解在求解域内任意点上均满足扩散方程.以二、三维六角形几何为例建立了数学模型,并用基准问题校核了模型的正确性. 关键词： 中子扩散方程 对称群 数值解 解析     

对“求一类非线性偏微分方程解析解的一种简洁方法”一文的一点注记

利用文献中所引入的变换，将一个非线性偏微分方程化为一个非线性常微分方程，再直接求解该常微分方程，从而简洁地求得了Burgers方程的几个精确解析解.所得结果与已有结果完全符合. 关键词： 非线性偏微分方程 非线性常微分方程 解析解     

一维Marchenko自聚焦算法的数值解与解析解

Marchenko自聚焦算法可以构造介质表面到介质内任一点的格林波场,这种算法仅仅需要边界上单边记录的反射响应和介质内任一点到介质表面的直达波数据。为了研究算法构造期望波场的具体过程,该文分别在数值解和解析解模型中求解耦合Marchenko方程组,利用解析解模型中的序列构造解释数值解中波形产生的具体原因。方程求解过程主要包括一维时域卷积和利用时间窗算子的截断效应求取聚焦函数和格林函数,其中卷积过程可以解释为利用聚焦函数来调制单边记录的波场相位。     

光学Maxwell-Bloch方程的数值算法研究及其应用

建立了高准确度快速求解均匀展宽二能级体系光学Maxwell-Bloch耦合方程的数值算法.通过与特定条件得到的解析解的比较,验证了算法所具有的高收敛性和稳定性,并可保持算法的误差阶数,因此算法是可靠并实用的.应用该算法数值求解了一般条件下的MB方程,并由计算结果分析了失谐量、弛豫时间、初始光强对光脉冲在介质中的传播及对Bloch矢量演化的影响.所建立的数值算法对MB方程以及修正的这类偏微分方程组具有普适性.     

一维Marchenko自聚焦算法的数值解与解析解研究*

Marchenko自聚焦算法可以构造介质表面到介质内任一点的格林波场,这种算法仅仅需要边界上单边记录的反射响应和介质内任一点到介质表面的直达波数据。为了研究算法构造期望波场的具体过程,本文分别在数值解和解析解模型中求解耦合Marchenko方程组,利用解析解模型中的序列构造解释数值解中波形产生的具体原因。方程求解过程主要包括一维时域卷积和利用时间窗算子的截断效应求取聚焦函数和格林函数,其中卷积过程可以解释为利用聚焦函数来调制单边记录的波场相位。     

二维导热过程(火用)传递描述

引用导热微分方程并结合工程传递的评价准则,建立了二维导热过程热传递的数学模型,给出了传递系数和流密度的表达式,并以矩形截面的无限长柱体为例,对二维稳态导热过程传递进行了数值求解.     

圆筒形半透明介质内非稳态复合导热与辐射的研究

本文研究细长电加热体在圆筒形半透明介质中的温度响应，通过对控制非稳态导热与辐射复合传热过程的积分-微分方程直接进行数值求解，分析了热辐射对内部径向热流及温度变化的影响．模拟计算结果对热线法测量半透明介质导热系数的研究具有理论指导意义。     

辐射模型和弥散效应对多孔介质内燃烧影响的数值模拟

本文根据气固两相局部非热平衡假设,建立了甲烷/空气预混气在惰性多孔介质内的一维层流燃烧数学模型。分别采用附加导热、Rossland模型和二通量法模型求解固体能量方程中的辐射源项,研究了热辐射模型和弥散效应对多孔介质内燃烧火焰结构的影响。结果表明,多孔固体表面辐射的影响不可忽略,辐射模型对火焰温度的预测影响显著,而弥散效应对气体温度的分布及反应热影响则较小。     

表面不透明三层漫反射散射性介质耦合换热

本文采用射线踪迹、节点分析法研究了三层吸收、各向同性散射性介质层内的一维辐射和导热瞬态耦合换热,复合层表面不透明漫反射,介质层交界面半透明漫反射,且半透明漫反射交界面的反射率采用Fresnel反射定律确定。采用一层和二层辐射能量传递模型跟踪辐射能量在三层介质内的传递,从而推导出辐射传递系数。运用辐射传递系数求解辐射源项,在辐射对流边界条件下、采用全隐格式求解瞬态能量方程,并从机理上研究了辐射和导热耦合换热过程。     

一类非线性微分方程的近似解析解

从理论上研究了一类广义扩散方程的求解问题. 利用相似变换和解析拆分技巧给出了求解该类非线性微分方程近似解的一种有效方法, 方程的解可以表示为一个收敛的幂级数. 近似解结果和数值结果非常符合，证明了所提出的方法的准确性和可靠性, 该方法可以用于解决其他科学和工程技术问题. 关键词： 广义扩散方程 非线性边界值问题 解析拆分 近似解析解     

应用格子Boltzmann模型模拟一类二维偏微分方程

针对一类含源的二维非线性偏微分方程, 通过Chapman-Enskog展开技术和多尺度分析提出了带修正项的简单格子Boltzmann模型. 用模型模拟了几类二维偏微分方程, 数值模拟结果与精确解相符合. 成功将格子Boltzmann方法应用到二维偏微分方程的数值求解中. 关键词： 二维非线性偏微分方程 格子Boltzmann模型 Chapman-Enskog多尺度展开     

边界耦合的Marangoni对流边界层问题的近似解析解

研究了由温度梯度引起的Marangoni对流边界层问题.由于动量方程和能量方程的边界条件耦合,利用相似变换将偏微分方程组转化为常微分方程非线性边界值问题.通过巧妙引入摄动小参数对速度和温度边界层方程同时渐近展开求解,得到了问题的近似解析解,并对相应的动量、能量传递特性进行了讨论. 关键词： Marangoni对流 近似解析解 渐近展开     

非均匀介质中电磁场定解方程的确立

针对非均匀介质中的电磁场,结合一阶偏微分场方程和介质的物态关系,从稳恒场到时变场,研究定解方程的建立过程,集中给出不同场合下定解问题中变系数非齐次偏微分方程的各个具体形式,为求解相应电磁场问题提供理论基础.     

非均匀散射层矢量辐射传输(VRT)方程高阶散射解的迭代法

将散射介质层在z轴方向划分成薄层，用薄层的一阶散射强度、Fourier变换和迭代方法求解散射介质整层的矢量辐射传输(VRT)方程的高阶散射解.该方法将一阶散射与高阶散射迭代结合起来，计算公式简明，可计算高阶迭代解，计算时间少.计算结果与一层均匀散射介质的VRT方程一阶Mueller矩阵解、半空间均匀散射介质二阶Mueller矩阵解、以及离散坐标-特征值特征矢量法的VRT热辐射的数值解作了全面的比较.提出并讨论了非均匀散射层主动与被动VRT方程的高阶解.本计算程序可以通用于非球形粒子多层结构及非均匀介质的散射和热辐射计算. 关键词： VRT方程 分层 迭代解     

生物导热基本方程的三维非定常代数显式解析解

对目前比较通用的生物导热基本方程Pennes方程,给出了其三维非定常情况下的代数显式解析解。据知,以前很少有发表过这类严格的几何多维解析解。它除了有不可代替的理论价值外,还可以作为标准解来校验日益发达的数值解以及作为基础来研究计算传热学的数值计算方法。另外,文章的特殊求解方法也有发展价值之处。     

离散统一气体动理学格式稳态辐射输运应用

工程应用中的介质热辐射问题是典型的多尺度问题. 基于Boltzmann输运方程建立的各类气体动理学格式, 在多尺度瞬态问题中得到了广泛应用. 为了克服显式求解方案中CFL条件等的限制, 文章通过气体动理学格式实现稳态辐射输运方程的直接求解. SDUGKS格式由离散统一气体动理学格式(discrete unified gas kinetic scheme, DUGKS)的核心思想发展而来, 应用于稳态问题计算. 将SDUGKS格式进一步拓展到多尺度的稳态热辐射输运计算. SDUGKS格式继承了DUGKS格式沿特征线离散实现的界面重构, 并通过隐式增量格式的单元更新实现对辐射强度的较正, 采用逐次迭代法将辐射强度渐近收敛到稳定值. 选用多组一维和二维不同尺度的辐射传热算例, 通过与特定的解析解以及其他数值方法结果对比, 检验了SDUGKS的计算精度和计算效率, 并论证了它在多尺度问题中的渐进保持性质.      

非稳态导热问题分析解特征函数正交性的讨论

非稳态导热问题分析解是传热学中十分重要的内容之一,多数传热学教材对特征函数正交性的论述较为简略,影响了对求解过程的理解.本文以大平板非稳态导热问题分析解求解过程为例,重点讨论了特征函数正交性的含义、特征函数正交性的证明以及特征函数正交性的应用,给出了保持求解过程连贯、帮助学生理解的教学建议,为非稳态导热问题分析解及其数学解析过程的教学提供了参考.     

基于同伦技术的Burgers方程的小波精细积分算法

以Burgers方程为例,结合区间小波精细积分方法,将同伦摄动方法的应用范围推广到多维非线性问题,给出一种求解非线性偏微分方程的新的小波精细积分方法,得到一种近似解析解的数值结果,对时间步长不敏感,更适合于求解非线性问题.     

Burgers-Korteweg-de Vries复合方程的格子Boltzmann方法模拟（英文）

针对Burgers-Korteweg-de Vries(cBKdV)复合方程提出一种格子Boltzmann模型.通过恰当地处理色散项uxxx并运用Chapman-Enskog展开从格子Boltzmann方程推导出宏观方程,从而得到联系微观量与宏观量的局部平衡分布函数.对不同微分方程进行数值实验,数值解与解析解非常吻合,相比于其它数值结果,该格子Boltzmann模型的数值结果更精确,说明该数值模型的高效性.     

一类变导热系数下三维温度场解析模型

热传导过程中将材料考虑为无穷大时,其导热系数、容积和比热均为相同的温度函数,先通过Kirchhoff变换得到关于导热系数的偏微分方程,再通过傅里叶积分得到这类变导热系数下热传导方程的解,在外部为双椭球和半椭球热源下得到关于变导热系数的三维温度场解析模型。最后应用于熔化极气体保护电弧焊接(GMAW)和钨极惰性气体焊接(TIG),通过对比分析实验与计算结果说明这类温度场模型的可行性,从而推广了材料物理性能变化下这类热传导方程温度场解析模型。