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相似文献
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1.
二维边界元奇异积分和多域缩聚法分析   总被引:3,自引:1,他引:2  
基于基本解的一种新的表达式,对二维边界元分析中奇异积分的精确求解进行了讨论,从几何方面对基本解的奇异性进行了分析,给出了超参非连续元离散位势和弹性力学问题边界积分方程时奇异积分计算的精确式,从而为判断各种近似方法的优劣和间接方法的精度提供了依据,也为精确地分析了大规模问题提供了一条有效的途径。  相似文献   

2.
通过引入全局提升算子和局部提升算子,发展了求解Navier-Stokes方程的间断Galerkin(discontinuousGalerkin,DG)有限元方法的一般框架,并在此框架下给出了几种典型黏性离散格式的具体表达形式.对局部提升算子的求解给出了详细的计算步骤.同时还给出了一种简单有效的计算方法来对物面边界进行高阶近似.为了能够对NS方程进行精度测试,采用对原始系统添加源项的方法构造精确解.二维Euler和NS系统的精度测试表明该方法达到了DG方法的理论精度.二维圆柱无黏绕流的计算结果表明关于物面边界的高阶近似方法能够保持DG方法原有的精度.卡门涡街数值模拟则进一步验证了该方法的正确性并且显示出DG方法较高的计算精度和分辨率.  相似文献   

3.
由于直接配点法在求解边值问题时边界上的求解精度较低,本文提出了Hermite梯度重构核近似配点法(HGCM)来改进边界求解精度。重构核近似是无网格法中一种常用的近似函数,但是其在求解高阶导数时格式复杂且非常耗时。HGCM采用梯度重构核近似构建形函数的任意高阶导数,提高了计算效率;通过Hermite配点法构建离散方程,提高了边界求解精度。这种方法在求解对应变系数四阶偏微分方程的功能梯度材料板的静力问题时精度高,计算效率高,并可进一步推广应用于高阶偏微分方程描述的边值问题。  相似文献   

4.
基于精细积分技术的非线性动力学方程的同伦摄动法   总被引:2,自引:0,他引:2  
将精细积分技术(PIM)和同伦摄动方法(HPM)相结合,给出了一种求解非线性动力学方程的新的渐近数值方法。采用精细积分法求解非线性问题时,需要将非线性项对时间参数按Taylor级数展开,在展开项少时,计算精度对时间步长敏感;随着展开项的增加,计算格式会变得越来越复杂。采用同伦摄动法,则具有相对筒单的计算格式,但计算精度较差,应用范围也限于低维非线性微分方程。将这两种方法相结合得到的新的渐近数值方法则同时具备了两者的优点,既使同伦摄动方法的应用范围推广到高维非线性动力学方程的求解,又使精细积分方法在求解非线性问题时具有较简单的计算格式。数值算例表明,该方法具有较高的数值精度和计算效率。  相似文献   

5.
有限粒子法(finite particle method,FPM)作为SPH(smoothed particle hydrodynamics)方法的重要改进,有效提高了边界区域粒子的近似精度,但是当FPM处理多物理场时,在不连续界面附近的计算精度会大大降低,并且FPM必须满足的矩阵非奇异性也提高了对界面处理的要求。本文中基于DSPH(discontinuous SPH)方法,提出了一种考虑界面不连续的改进FPM—DSFPM(discontinuous special FPM)法,旨在改善FPM在界面不连续处的计算精度,从而进一步提高其计算效率和稳定性。首先,分析了DSFPM的核近似精度。其次,根据不同的工程问题,给出DSFPM处理小变形和大变形问题的算法流程。利用DSFPM、DSPH和FPM等3种方法对弹性铝块小变形碰撞冲击算例进行了模拟,通过对比分析铝块的速度和应力以及计算时间验证了DSFPM算法在非连续界面处计算精度和计算效率的优势。最后,通过结合DSFPM和DFPM(discontinuous FPM)实现了对于大变形问题的模拟。  相似文献   

6.
通过对模型方程的分析,给出了一种新的隐格式构造思想。将它运用到关通量分裂格式中,可得到无近似因子分解、无矩阵运算的高效二阶精度隐式矢通量分裂差分格式,并用来直接求解时间平均Navier-Stokes方程组。数值计算标明:该方法具有精度高、稳定性好、计算量少、收敛快等优点,在平面叶栅跨音流场的计算中,较好地捕获了激波,与实验比较,结果令人满意。  相似文献   

7.
利用已知初始时刻的信息,建立一种可以取到任意阶高精度的多项式加速度单步隐式算法。在该隐式方法中,待采解方程纽系数矩阵中质量阵的系数远远大于阻尼阵和剐度阵的系数,略去非对角阻尼阵和非对角刚度阵对方程组的影响,得到一种近似平衡多项式加速度动力显式计算方法。此方法的精度主要由加速度多项式插值的项数、步长、质量阵的每件数、质量刚度比(质量阵和刚度阵的范数之比)决定。在此基础上给出了这种算法的通式,进行了精度分析,结果表明:如果时间步长h足够短,n次加速度近似平衡动力显式算法的精度可以达到O(hn+1)。算例采用5次加速度近似平衡显式算法,计算结果的精确性证明了本算法的可行性。  相似文献   

8.
提高多体系统离散时间传递矩阵法计算精度的研究   总被引:5,自引:0,他引:5  
深入探讨多体系统离散时间传递矩阵法对平面、空间刚体-光滑铰多体系统运动响应的研究。提出提高该方法计算精度和计算稳定性的方法,导出相应的多端刚体传递矩阵。设计了角坐标的迭代循环,该变量不必采用近似形式,因而提高了计算精度和计算稳定性。其它方法有:1)增加泰勒展开式的高阶项;2)合理选择将速度、加速度表示为位移的线性函数的方法(本文简称线性化方法);3)合理确定迭代循环的初值等。对4种多体系统进行了计算机仿真研究,表明本文提出的方法有效。  相似文献   

9.
本文提出一种新的概念:即在应用有限元处理不同类型的流体力学、传热学问题时,应该根据各自问题的物理本质,采用不同型式的基函数(shape function),并在文[1]的基础上,应用有限元近似解方法(FEAM)对直角弯管流动进行了数值计算和精度分析,还对带长短叶片的前向离心通风机的迴转面流场进行了数值计算和分析,在迴转面流场计算中采用了一种新的简化方法,解决了在非矩形单元上求取近似解的困难,计算结果表明在稀疏网格下能保持较高精度,从而明显地提高了计算速度。  相似文献   

10.
任意激励下结构动力响应的状态方程精细积分法   总被引:7,自引:1,他引:6  
王忠  王雅琳等 《计算力学学报》2002,19(4):419-422449
对只有弹性模态以及除此之外还有刚体模态的结构的瞬态响应给出了精细积分的通用公式,从而使得该方法不仅可以处理线性激励的情形,而且对激励是多项式形式或可以展开成多项式的激励也同样能够计算。对于非线性激励,只要可以用关于自变量的级数形式来近似表示,都可以用本文所给的方法进行计算,计算的精度可以通过变化级数的项数来调整。  相似文献   

11.
This paper presents the thermal solution of cylindrical composite systems using meshless element free Galerkin (EFG) method. The EFG method utilizes the moving least square approximants, which are constructed by using a weight function, a basis function and a set of non-constant coefficients to approximate the unknown function of temperature. Dirichlet (essential) boundary conditions have been enforced using Lagrange multiplier and penalty methods. Existing rational weight function has been modified and used in the present analysis. MATLAB codes have been developed to obtain the numerical solution. The EFG results have been obtained using cubicspline, quarticspline, Gaussian, quadratic, hyperbolic, exponential, rational and cosine weight functions for a model problem. The results obtained using different EFG weight functions are also compared with those obtained by finite element method. The effect of scaling and penalty parameters has also been studied in detail.  相似文献   

12.
鉴于无网格局部Petrov-Galerkin方法(MLPG)形函数的非插值性质,将一种新的本质边界处理方案——完全变换法与MLPG结合,通过变换矩阵修正形函数,使其满足Kronecker-δ条件,实现了本质边界的精确实施。进一步与MLPG中通常处理边界的罚方法作了比较研究,数值结果表明新方法的可靠性与精确度。  相似文献   

13.
非均匀有理B样条(NURBS)有限元法把计算机辅助几何设计(CAGD)中的NURBS几何构形方法与有限元方法有机结合起来,有效消除了有限元离散模型的几何误差,提高了计算精度。但是由于NURBS基函数不是插值函数,直接在控制节点上施加位移边界条件会引起较大误差。本文详细讨论了NURBS基函数的插值特性,在NURBS有限元分析中采用罚函数法施加位移边界条件,提高了收敛率和计算精度。结合典型三维弹性力学问题,对两种施加位移边界条件的方法进行了对比和分析。计算结果表明,直接施加位移边界条件会导致收敛率和精度的明显降低,而基于罚函数法的NURBS有限元分析则能达到最优收敛率,并具有更高的精度。  相似文献   

14.
Velocity–pressure integrated and consistent penalty finite element computations of high-Reynolds-number laminar flows are presented. In both methods the pressure has been interpolated using linear shape functions for a triangular element which is contained inside the biquadratic flow element. It has been shown previously that the pressure interpolation method, when used in conjunction with the velocity-pressure integrated method, yields accurate computational results for high-Reynolds-number flows. It is shown in this paper that use of the same pressure interpolation method in the consistent penalty finite element method yields computational results which are comparable to those of the velocity–pressure integrated method for both the velocity and the pressure fields. Accuracy of the two finite element methods has been demonstrated by comparing the computational results with available experimental data and/or fine grid finite difference computational results. Advantages and disadvantages of the two finite element methods are discussed on the basis of accuracy and convergence nature. Example problems considered include a lid-driven cavity flow of Reynolds number 10 000, a laminar backward-facing step flow and a laminar flow through a nest of cylinders.  相似文献   

15.
IntroductionSince T.H.H.Pain firstly puts forward hybrid element method[1]in1964, the researchand application of hybrid element have got great development. T.H.H.Painet al.havemade important pioneer works in the domain of the research on incompatible displacementstructure hybrid elementstress pattern[2,3]in recentdecades. Reference [4] had provided theoptimizing design concept of hybrid element further and established standardization methodof incompatible displacement structure hybrid eleme…  相似文献   

16.
In this paper, we present spectral/hp penalty least‐squares finite element formulation for the numerical solution of unsteady incompressible Navier–Stokes equations. Pressure is eliminated from Navier–Stokes equations using penalty method, and finite element model is developed in terms of velocity, vorticity and dilatation. High‐order element expansions are used to construct discrete form. Unlike other penalty finite element formulations, equal‐order Gauss integration is used for both viscous and penalty terms of the coefficient matrix. For time integration, space–time decoupled schemes are implemented. Second‐order accuracy of the time integration scheme is established using the method of manufactured solution. Numerical results are presented for impulsively started lid‐driven cavity flow at Reynolds number of 5000 and transient flow over a backward‐facing step. The effect of penalty parameter on the accuracy is investigated thoroughly in this paper and results are presented for a range of penalty parameter. Present formulation produces very accurate results for even very low penalty parameters (10–50). Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

17.
结构振动分析中的无网格方法   总被引:8,自引:1,他引:7  
无网格法采用移动最小二乘法构造位移函数,采用罚方法满足本征边界条件,对弹性体的振动问题进行了分析。首先,对权函数中的参数进行了讨论并优化,给出了参数最优值的确定方法;在此基础上对不同边界条件下梁和板的模态进行了分析;最后计算了受突加荷载作用的简支梁以及具有初位移的筒支方板的动力响应。计算结果表明该方法在动力问题的分析中有较高的精度。  相似文献   

18.
In this paper, we use the discontinuous exact penalty functions to solve the constrained minimization problems with an integral approach. We examine a general form of the constrained deviation integral and its analytical properties. The optimality conditions of the penalized minimization problems are proven. To implement the al- gorithm, the cross-entropy method and the importance sampling are used based on the Monte-Carlo technique. Numerical tests show the effectiveness of the proposed algorithm.  相似文献   

19.
多体系统动力学动态最优化设计与灵敏度分析   总被引:2,自引:0,他引:2  
潘振宽  丁洁玉  高磊  高波 《力学学报》2005,37(5):611-619
基于多体系统的动态最优化设计过程包括传统的多体系统仿真分析、系统设计灵敏度分析、 系统最优化设计等过程, 针对多体系统运动学、用二阶常微分方程和微分代数方程描述 的动力学,基于含设计参数的通用数学模型及通用的积分型目标函数,采用高效的系统灵 敏度分析伴随变量方法及易于实施的惩罚函数最优设计方法,建立了多体系统最优设计数学 模型和算法. 通过双摆系统、曲柄-滑块系统、弹簧/阻尼器-滑块系统3个算例对上述 算法的有效性进行了验证.  相似文献   

20.
混合变换法在无网格伽辽金方法中的应用   总被引:1,自引:0,他引:1  
移动最小二乘近似的非插值特征给无网格伽辽金方法的应用带来了一定的的困难,本文将再生核质点法中的混合变换法与无网格伽辽金方法相结合,通过对移动最小二乘近似进行局部修正,实现了无网格伽辽金方法中本质边界条件的精确施加。对权函数、影响半径、积分阶等对计算精度的影响进行了有益的探讨。数值计算结果表明了方法的可行性。  相似文献   

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