限制加性许瓦兹预条件的变形及其在二维三温能量方程中的应用

给出标准限制加性许瓦兹预条件的变形,并应用当前流行的Newton-Krylov-Schwarz方法,结合该预条件子,求解由二维三温能量方程离散得到的非线性代数方程组,减少收敛所需要的迭代次数和所需的CPU时间.数值实验表明,该方法比标准限制加性许瓦兹预条件方法收敛所需要的迭代次数和CPU时间要少.     

多体系统指标2运动方程HHT方法违约校正1）

采用Cartesian绝对坐标建模方法,完整约束多体系统运动方程是指标3的微分--代数方程（differentialalgebraic equations,DAEs）,数值求解指标3的DAEs属于高指标问题,通过对位置约束方程求导,可使运动方程的指标降为2.位置约束方程求导得到的是速度约束方程.直接求解指标3的运动方程,速度约束方程得不到满足,而且高指标DAEs的数值求解存在一些问题.论文首先采用HHT（Hilber--Hughes--Taylor）直接积分方法求解降指标得到的指标2运动方程,此时速度约束方程参与离散计算,从机器精度上讲速度约束自然得到满足,而位置约束方程没有参与计算,存在“违约”.针对违约问题,采用基于Moore--Penrose广义逆理论的违约校正方法,消除位置约束方程的违约.指标2运动方程HHT方法违约校正,将HHT方法和违约校正方法很好地结合,在数值求解指标2运动方程的过程中,位置约束方程和速度约束方程都不存在违约问题,而且新方法没有引入新的未知数向量,离散得到的非线性方程组的方程数量与原指标2运动方程的方程数量相同,求解规模没有扩大.新方法的实用和有效性通过算例的数值实验得到验证,数值实验也说明新方法保持了HHT方法本身具有的数值阻尼可以控制和二阶精度的特性.最后从非线性方程组的求解规模和计算速度上与其他方法进行了比较分析,说明新方法的优势所在.     

透射边界条件在波动谱元模拟中的实现:二维波动

将邢浩洁和李鸿晶提出的多次透射公式(multi-transmitting formula,MTF)的谱元格式应用于均匀介质中线弹性SH波动问题的谱元模拟.假定紧邻人工边界的一层谱单元为具有直线边界的四边形单元,以保证每个人工边界节点都唯一对应一条指向内域的离散网格线.人工边界节点在某时刻的位移由该离散网格线上的节点在前若干时刻的位移确定,按照MTF谱元格式进行计算.通过平面波以一定角度传播的外源问题算例和点源脉冲自由扩散的内源问题算例,验证了方法的可行性以及对实际复杂波动问题的适用性.通过不同类型初值问题算例,在时域内分析了插值多项式阶次、人工波速和透射阶次三个参数对反射误差的影响.结果表明:插值多项式阶次较高的格式会表现出更好的精度,但总体上对反射误差的影响较小;人工波速对反射误差具有显著影响,当人工波速小于介质物理波速时反射误差较大,而当人工波速等于或稍大于介质物理波速时反射误差处于较低水平;透射阶次对反射误差具有决定性影响,表现在不失稳的情形下提高透射阶次能够迅速降低反射误差,但内源问题从三阶MTF开始出现飘移失稳,外源问题从二阶MTF开始出现轻微的飘移失稳.     

火炮立楔式炮闩抽筒系统的动态特性

针对火炮立楔式炮闩抽筒系统中的卡壳和构件动态断裂等抽筒故障,以动力学理论为基础,将其转化为系统动态特性的定量研究。分析了抽筒系统的工作机理并建立了连续接触动力学模型,定量地推导出药筒及系统内接触构件的运动规律和碰撞载荷。建立了杠杆式抽筒子在抽筒过程中的弹性波动模型,采用该模型能够定量地得出抽筒子的动应力分布和力学参数的影响。进行了理想抽筒工况下理论模型的数值计算和实体模型的仿真模拟,同组比较结果验证了定量分析模型的合理性。所建模型可为解决抽筒故障提供理论依据,也可为抽筒系统的动力学和结构优化设计作铺垫。     

基于Wilson-θ和Newmark-β法的非线性动力学方程改进算法

Wilson-θ法和Newmark-β法是非线性动力学方程求解的常用方法。它们的一个基本步骤是,将方程改写为增量平衡的形式,在每一个积分步长内用状态参量修正平衡方程的系数矩阵,其本质是在单个步长内对系统的非线性环节进行了线性化处理。本文基于增量思想分别改进了Wilson-θ法和Newmark-β法,根据即时解给出下一步的猜测解,然后对猜测解进行迭代校正,最终得到收敛的近似解。算例表明,改进算法的精度更高,且收敛准则简单。更为重要的是,本文方法无须对非线性项进行线性化处理,因而计算效率更高,适应范围更广。     

水槽涡的变化规律数值模拟

建立了不可压缩Navier-Stokes方程的Crank-Nicolson有限差分方法,数值模拟水槽晃动中流场及其涡流的数值变化规律。将数值解与解析解和前人的数值解进行比较,数值验证了不可压缩Naver-Stokes方程有限差分方法的有效性。通过数值模拟得到水槽在不同程度的倾斜激励晃动下流场及涡流的数值变换规律,当倾斜激励晃动的频率接近或远离共振频率时,水槽涡场的变化逐步由双涡变成单涡,再到不规则的涡场。当倾斜激励晃动的频率靠近共振频率ω_p=0.95ω_1附近时,水槽流场上部形成一个小涡,然后小涡扩大成整个水槽中的大涡,大涡下沉分裂成两个单涡,最后在底部消失;当倾斜激励晃动的频率在ω_p=0.75ω_1附近时,水槽底部形成一个小涡,然后扩大成大的单涡,最后在自由面消失;当倾斜激励晃动的频率在ω_p=0.55ω_1附近时,水槽底部出现小涡,然后扩大成大的单涡,大涡在自由面消失,继而出现不规则的大涡和不规则的小涡。     

拟协调有限元弱形式的辛算法

基于弱形式的力学方程,阐述了弱形式广义方程是拟协调有限元的内在本质,用弱形式给出的微分方程和边界条件根本上是降低了函数光滑性,不过对工程问题而言,给出的有限元解比原始方程更接近真实解,其数值解就是广义协调方程的直接解,同时满足平衡和几何方程弱连续条件。进而就导出的对偶体系弱形式哈密尔顿方程,采用辛相似变换,利用平方约化法求解哈密尔顿矩阵特征值问题,使其哈密尔顿结构得到了保证。辛算法具有较强的有效性,可以解决常规有限元难以适应的领域,对计算力学发展有着重要的作用。     

谈电磁学中的“ 场”和“ 路”

“ 场”和“ 路”是电磁学中的两个基本内容, 它们在物理内容上有着内在的联系, 而在研究方法上又有所 区别. 由此简要回顾对电磁场和电路问题的基本认识; 给出电磁场物理量与电路物理量的对应关系; 从电荷守恒和 电磁场方程出发, 推导出直交流电路均适用的基尔霍夫第一、 第二方程式, 指出直流电路的基尔霍夫方程式只是其 中的特例     

萃提技术在皂素生产中的应用

天然产物的提取是一个复杂的过程。当溶剂加入到植物原料中时，在溶剂的扩散和渗透作用下，渗透至原料的内部，将原料中可溶性物质进行溶解，从而造成内部及其吸附溶剂和外部溶剂的浓度不一致，存在一定的化学势差，它付之间不断地进行交换，直至它们的化学势趋于一致，内外溶液的浓度达到一种动态平衡，此时原料、吸附溶液和外部溶液的浓度基本保持衡定，溶济提取达到最大效能［１，５］．将该溶液滤出，破坏它们之间的平衡，重新加入新的溶剂促使它们之间进行新的交换，建立一种新的平衡体系，并不断地破坏它们，从而不断地将原料中的成分…