求解粘性Hamilton-Jacobi方程的高阶方法

提出了求解具有粘性项的Hamilton-Jacobi方程的二阶、四阶方法.该方法以加权基本无振荡(WENO)格式为基础,通过修正数值通量函数和构造右端粘性项的基于非线性限制器的二阶近似、基于Taylor展开的四阶近似,成功地求解了一维、二维的粘性Hamilton-Jacobi方程.给出的算例说明了本方法具有高分辨率、鲁棒性和无振荡特性.     

粒子输运方程的线性间断有限元方法

将空间线性间断有限元方法应用于动态粒子输运方程的求解.数值算例表明,空间线性间断有限元方法在网格边界的数值精度方面明显高于指数格式和菱形格式,并且通量在时间上的微分曲线相对光滑,避免了指数格式、菱形格式数值解的非物理振荡现象.     

利用耦合的Riccati方程组构造微分-差分方程精确解

通过引入耦合的Riccati方程组得到一个构造非线性微分-差分方程精确解的代数方法.作为实例,将该方法应用到了一般格子方程,相对论的Toda格子方程和(2+1)维Toda格子方程.借助符号计算软件Mathematica,获得了这些方程的扭结型孤波解和复数解.该方法也适合求解其他非线性微分-差分方程的精确解. 关键词： 耦合Riccati方程组 格子方程 相对论的Toda格子方程 (2+1)维Toda格子方程     

数值研究注塑充模流动与传热时求解压力方程的改进

本文针对求解充模过程流动分析时非线性压力方程中系数为压力梯度强函数的特点,从分析一维问题出发,提出一种对系数S进行几何欠松弛的新方法求解压力方程,代替以前对p本身进行欠松弛的做法.实际充模过程流动与传热的数值分析算例表明,新方法具有收敛速度快,松弛因子变化范围广和不易发散的优点.它值得推荐用于求解类似的非线性方程组.     

强激光场中原子的束缚态和连续态对高次谐波的影响

利用基函数展开结合线性最小二乘法方法求解含时薛定谔方程,研究了一维原子在强激光场中产生高次谐波过程中,束缚态和连续态以及它们的干涉效应对高次谐波的影响.结果表明,低能的高次谐波是由束缚态束缚态之间的相互作用产生的,高能的高次谐波是由束缚态连续态之间的相互作用产生的,而截断频率后消失的高次谐波是由于束缚态束缚态与束缚态连续态之间存在干涉效应的结果 关键词： 线性最小二乘法 强激光场 高次谐波的产生     

非定常可压等熵流非线性方程显式解析解的推导

本文对作者以前凭试凑、灵感、运气与经验得出的一系列非定常可压流动显式解析解,寻找线索,总结出其可能的推导途径,并以非定常可压等熵一维流为例,具体给出了四种新的求解方法。这些方法会对今后寻找工程热物理领域的非线性主控方程的解析解有所帮助。本文同时还给出了两个新的解析解。     

带有结构非线性的跨音速翼型颤振特性研究

以非定常N-S方程为主管方程,采用时间推进的方法,计算翼型振荡的瞬态非定常气动力,并与带有结构非线性的颤振方程耦合求解,计算了带有结构刚度非线性(间隙型,三次型刚度非线性)和结构阻尼非线性(三次型阻尼非线性)的结构响应特性和颤振特性.计算研究表明,由于同时具有结构和气动非线性,振荡极限环和气动力极为复杂.     

求解非线性差分方程孤立波解的直接代数法

推广了求解非线性差分方程孤立波解的直接代数法.用此方法研究了Hybrid晶格方程，借助于符号计算Maple,得到它的新孤波解.这种方法也可用于求解其他的差分方程. 关键词： 微分-差分方程 Hybrid晶格方程 行波解 孤     

用于非定常流动的谐波平衡方法研究

在课题组自行开发的结构化有限体积代码上实现了用于非定常流动计算的谐波平衡方法,采用作者发展的Block-Jacobi Rnnge-Kutta/Implicit方法求解谐波平衡方法,将其应用于单级轴流压气机的非定常计算,并将谐波平衡方法的计算结果与时间推进方法进行了对比。结果表明,谐波平衡方法能够较好地预测多排叶轮机械中的非定常流动,计算中取较少的谐波数即可达到较高精度,与时间推进方法相比计算量显著减少。     

辐射输运菱形差分SN方程的扩散综合加速方法

讨论辐射输运菱形差分S_N方程的源迭代加速方法,在一维情形下给出与输运算子离散相容的线性多频灰体加速计算格式.数值算例表明该加速算法是健壮有效的.     

考虑谐波互作用的行波管欧拉非线性理论模型

基于拉格朗日体系的考虑谐波互作用的理论模型,将离散的粒子近似处理为流体,得到电子相位的连续分布函数.对电子相位连续分布函数进行傅里叶一阶展开,并结合贝塞尔母函数关系式,建立了考虑谐波互作用的欧拉非线性理论模型.应用考虑谐波互作用的欧拉非线性理论模型对一支L波段空间行波管和一支C波段空间行波管进行大信号分析,并与拉格朗日理论模型进行对比.结果表明:在增益1dB压缩点之前,考虑谐波互作用的欧拉非线性理论模型与拉格朗日理论模型十分符合,增益最大误差不超过4%.考虑谐波互作用的欧拉非线性理论模型能够有效的对增益1 dB压缩点之前的谐波进行分析.仿真结果验证了考虑谐波互作用的欧拉非线性理论模型的正确性和有效性.考虑谐波互作用的欧拉非线性理论不但提供了一个谐波快速计算模型,而且为后续研究行波管谐波的产生机理与抑制方法奠定了基础.     

振动叶栅中三维振荡粘性流场的压力密度消去法

1前言三维非定常流场的求解是目前国内外的一个热点研究课题山。文献［2］完成了三维可压非定常欧拉流场的求解,这一方法在求解三维非定常欧拉流场时,应用了四阶fringe－Kutta方法对控制方程进行积分,用中心差分进行空间离散,采用了四阶人工粘性项来保证计算格式稳定,计算稳定性要求严格,时间步长不能大,计算时间长。本文从非定常三维粘性N－S方程组出发,通过合理的数学方法,消去压力及密度项,得到只包含振荡速度矢量项对空间的偏微分方程组,在已知定常速度场后,这一方程组很容易求解。2基本方程在以角速度为n作旋转的相对坐…     

三维机翼跨音速颤振的分布式并行计算

以多台微机组成分布式计算系统,利用无限插值方法(TFI)生成三维多块贴体运动网格,以Navier Stokes方程为控制方程,求解三维机翼的跨音速非定常气动力,并与颤振方程耦合迭代计算,求解机翼广义位移响应的时间历程,根据广义位移的时间历程的衰减、等幅和发散振荡等情况确定机翼跨音速颤振临界条件.通过算例验证,计算结果与实验结果和理论分析相吻合.     

一维非线性声波传播特性

针对一维非线性声波的传播问题进行了有限元仿真和实验研究. 首先推导了一维非线性声波方程的有限元形式, 含有高阶矩阵的非线性项导致声波具有波形畸变、谐波滋生、基频信号能量向高次谐波传递等非线性特性. 编制有限元程序对一维非线性声波进行了计算并对仿真得到的畸变非线性声波信号进行处理, 分析其传播性质和物理意义. 为验证有限元计算结果, 开展了水中的非线性声波传播的实验研究, 得到了不同输入信号幅度激励下和不同传播距离的畸变非线性声波信号. 然后对基波和二次谐波的传播性质进行详细讨论, 分析了二次谐波幅度与传播距离和输入信号幅度的变化关系及其意义, 拟合出二次谐波幅度随传播距离变化的方程并阐述了拟合方程的物理意义. 结果表明, 数值仿真信号及其频谱均与实验结果有较好的一致性, 证实计算方法和结果的正确性, 并提出了具有一定物理意义的二次谐波随传播距离变化的简单数学关系. 最后还对固体中的非线性声波传播性质进行了初步探讨. 本研究工作可为流体介质中的非线性声传播问题提供理论和实验依据.     

三维定常问题的高阶紧致差分格式向非定常问题的推广

将已经建立的求解三维定常对流扩散方程的高阶紧致差分格式直接推广到三维非定常对流扩散方程的数值求解,时间导数项利用二阶向后欧拉差分公式,所得到的高阶隐式紧致差分格式时间为二阶精度,空间为四阶精度,并且是无条件稳定的.数值实验结果验证了本文方法的精确性和稳健性.     

非定常Navier-Stokes方程基于完全重叠型区域分解的有限元并行算法

基于完全重叠型区域分解技巧,提出三种求解非定常Navier-Stokes方程的有限元并行算法.其基本思想是首先对空间施行完全重叠区域分解,然后各个处理器使用向后Euler格式独立并行求解关于时间t的常微分方程;对于非线性的对流项,分别采用半隐格式和全隐格式进行处理.算法中每个处理器所负责的子问题是一个全局问题,它定义在整个求解区域上,但绝大部分自由度来自其所负责的子区域,从而使得算法实现简单,通信需求少.数值算例验证了算法的有效性及其良好的并行性能.     

可积系统的双线性约化方法

本综述主要介绍了双线性约化方法在可积系统求解中的应用.这一方法基于双线性方法和解的双Wronskian表示.对于通过耦合系统约化而获得的可积方程,先求解未约化的耦合系统,给出用双Wronskian表示的解;进而利用双Wronskian的规则结构,施以适当的约化技巧,获得约化后的可积方程的解.以非线性Schr?dinger方程族和微分-差分非线性Schrodinger方程为具体例证,详述此方法的应用技巧.除了经典可积方程,该方法也适用于非局部可积系统的求解.其他例子还包括Fokas-Lenells方程和非零背景的非线性Schr?dinger方程等可积系统的求解.     

在GaAs-Al矩形光栅界面上表面增强二次谐波产生

我们以GaAs-Al矩形光栅界面为例具体推导了二次谐波产生的公式.依据Bloembergen和Pershan关于非线性介质的理论,用微扰论方法求解了麦克斯韦方程.理论公式和数值计算均表明,表面增强二次谐波起源于共振激励表面电磁波.     

理论研究激光强度对H2+分子高次谐波产生的影响

本文通过求解非波恩-奥本海默近似条件下的一维含时薛定谔方程来研究脉冲强度对H₂⁺分子高次谐波的影响.由于干涉相消,在啁啾激光场的条件下在谐波谱中出现了干涉最小值.我们用全量子方法计算的时频分布图分析了分子高次谐波产生中的微观机制.此外,数值计算结果显示随着脉冲强度的增加电子的有质动力势随之增加,同时干涉最小值的位置移向谐波的高阶部分.     

可变周期谐波平衡法求解周期性非定常涡脱落问题

谐波平衡法是一种高效周期性非定常流动频域计算方法.本文研究可变周期谐波平衡法,通过求解Navier-Stokes方程模拟低速不可压条件下的二维钝体绕流周期性非定常涡脱落问题.对于这类流动变化周期未知的非定常问题,将涡脱落周期T作为变量,采用基于残差导数的可变周期计算方法推进求解.以圆柱绕流和方柱绕流为例,研究考察了谐波平衡法的计算精度和效率,并分析研究了不同参数对计算结果的影响.针对圆柱绕流问题,采用三种不同优化方法进行周期T的迭代计算,对比研究了它们的计算精度和效率.计算结果表明:谐波平衡法采用3个谐波数就可以准确模拟周期性非定常涡脱落问题,辨识的涡脱落频率和阻力系数与实验值及其他数值结果一致,与时域方法相比该方法具有较高的计算效率.不同优化方法的计算结果相同,共轭梯度法和牛顿法的收敛速度与最速下降法采用较大搜索步长时的收敛速度一致.由于牛顿法没有参数问题,因此该方法在工程计算中更有优势.