耗散比拟法数值求解航天飞机超声速粘性绕流问题

文中利用特殊系数矩阵分裂法和简化了的耗散比拟法数值求解了M_∞=7,Re=148000和攻角α=5°的航天飞机超声速粘性绕流问题.简化了的耗散比拟法既提高后体侧翼附近复杂流场数值解的分辨能力,又能减少数值计算工作量.     

一类TVD型的迎风紧致差分格式

给出一种迎风型TVD(total variation diminishing)格式的构造方法,该方法通过限制器来抑制线性紧致格式在模拟间断流场时的非物理波动,可构造出非线性TVD型紧致格式(CTVD)．然后采用该法构造出了3阶和5阶的TVD型紧致格式,并通过模拟一维组合波和Riemann问题,二维激波-涡相互干扰和激波-边界层相互作用等来考察它们的性能．数值实验表明了该类格式的高阶精度和分辨率,且过间断基本无振荡．     

关于高阶精度WCNS格式的无粘通量分裂方法

高阶精度加权紧致非线性格式(WCNS)越来越广泛地应用于复杂流动数值模拟.WCNS可以与多种无粘通量分裂方法结合起来使用.但是,常见的通量分裂方法都是基于低阶格式发展起来的,目前还不清楚哪些通量分裂方法最适合WCNS,也不知道这些方法与高阶格式结合时将会产生什么效果.表面热流计算是高超声速流动数值模拟的难点之一,为了在热流计算时选择合适的通量,研究了多种通量分裂方法的耗散大小.每种通量都可以表示成中心部分与耗散部分之和.这些通量的中心部分相同且非常简单,但是耗散部分较为复杂,且不同的通量分裂方法可导致不同的耗散表达式.通过对通量耗散进行分析可以发现耗散大小与网格界面两侧的物理量跳跃近似线性正相关.数值计算表明高阶格式得到的网格界面左右两侧的物理量跳跃通常远比低阶格式小,因而带来的通量耗散小.通过3个典型算例考察了通量耗散对热流计算的影响,其中包括高超激波/边界层干扰算例.基于对van Leer通量、Steger-Warming通量、KFVS通量、Roe通量、AUSM类通量和HLL类通量的考察,给出了通量选择建议.     

抛物型方程基于POD方法的有限元格式

将特征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition, 简记为POD)方法应用于抛物型方程通常的有限元格式, 简化其为一个计算量很少但 具有足够高精度的POD有限元格式, 并给出简化的POD有限元解的误差分析. 数值例子表明在简化的POD有限元解和通常的有限元解之间的误差足够小的情形下, POD有限元格式比通常的有限元格式大大地节省计算量, 从而验证POD方法的有效性.     

杂交有限元的区域分解法

近几年来,由于并行计算机的迅速发展,求解椭圆型微分方程的区城分解法又引起了人们的重视.这一方法的基本思想是把求解区域分解成许多子区域,每个子区域上用一台计算机求解.这种方法适应并行机的需要,是用并行机解大型椭圆型偏微分方程的一     

非结构网格上一种新型的高分辨率高精度无波动的有限元格式

在非结构网格上构造出无波动无自由参数耗散性有限元格式 ,即NND有限元格式 .通过若干个典型二维跨音速和超音速可压缩无粘定常流动的算例证明这确是一个高精度的 ,对激波具有高分辨率的无波动的新型有限元格式 .特别与网格自适应相结合 ,可得到十分满意的结果     

求解带有非线性边界条件的涡流方程的A-φ解耦有限元格式

本文研究边界条件符合幂指数型非线性关系H × n = n × (|E × n|^α-1E × n)(0 < α ≤ 1)的涡流方程.使用A-φ耦合有限元格式数值求解这类问题具有较高精度,但计算开销大. A-φ解耦有限元计算格式能够在每个时间步上分别求解矢量A和标量φ,以此降低计算规模,提高计算效率.我们证明了解耦格式中解的存在唯一性,并且给出了它的误差估计.最后给出的数值实验证明了本文所提供的解耦算法是稳定和有效的.     

二维双曲型方程动边界问题有限元逼近格式和数值分析

1 引言 物理实际中,许多振动的传播过程,如弦振动、弹性杆纵向振动过程中的位移,理想高频传输线上的电压和电流,声波传播中的声压速度势以及电磁波等,都满足双曲型方程。关于     

一个求解多维守恒律方程组的二阶显式有限元格式

１．引言 近年来,在非结构网格上求解双曲型守恒律的数值方法引起了较为广泛的关注,出现了有限体积方法［１］,间断 Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法 ［２］,流线扩散方法［３］,以及 ＮＮＤ格式 ［４］等．我们在［６,７］中提出了一种求解双曲型守恒律方程式的有限元方法,它是在一个求解对流扩散问题的有限元方法 ［５］的基础上发展起来的．它是一个显式有限元方法,因此计算量很小．在这个方法中,我们将任意维的问题归结为在单元棱边上的一维计算,引入了积分因子,因此在单元内部可以容纳边界层．这样,它特别适合于对流占优问题以及双曲…     

求解Hamilton-Jacobi方程的有限元方法

本文将Galerkin二次有限元应于Hamilton-Jacobi方程，得到了求解Hamilton-Jacobi方程的数值格式。这些格式是TVD型的，在更强的条件下，基半离散格式的数值解收敛于Hamilton-Jacobi方程的粘性解。数值结果表明这类格式具有较高分辨导数间断的能力。     

任意四边形杂交Mindlin板单元

本文把基于虚功原理的杂交有限元模型用于板弯曲问题，构造了一个考虑横向剪应变的任意四边形新型板单元，本单元的突出优点是采用了一种比较合理的位移插值函数，使之能较真实地模拟各类板的变形，且用的自由度最少。文中对此单元作了比较广泛的数值试验，计算结果表明它对板厚有相当宽的适用范围，对于各种例题均能在较粗的网格下得到满意的精度．     

二维线性哈密尔顿系统的有限元法及辛格式

利用连续有限元法得到了二维线性哈密尔顿系统一次元和二次元的计算格式，并证明了它们都是辛格式．系统的内在特征在离散后能保持．本的数值例子也证实了这些结论．     

A Second Order Nonconforming Triangular Mixed Finite Element Scheme for the Stationary Navier-Stokes Equations

In this paper,a nonconforming triangular mixed finite element scheme with second order convergence behavior is proposed for the stationary Navier-Stokes equations.The new nonconforming triangular element is taken as approximation space for the velocity and the linear element for the pressure.The convergence analysis is presented and optimal error estimates of both broken H1-norm and L2-norm for velocity as well as the L2-norm for the pressure are derived.     

关于Ciarlet-Raviart混合有限元法的一个注记

本文推广解双调合方程的Ciarlet-Raviart混合有限元方案：用二次元逼近流函数φ．一次元逼近涡度-Δφ．在拟一致三角形剖分的条件下,证明了推广方案具有φ和-Δφ都用二次元逼近的标准Ciarlet－Raviart方案同样的精度阶．     

A Variational Analysis for the Moving Finite Element Method for Gradient Flows

By using the Onsager principle as an approximation tool, we give a novel derivation for the moving finite element method for gradient flow equations. We show that the discretized problem has the same energy dissipation structure as the continuous one. This enables us to do numerical analysis for the stationary solution of a nonlinear reaction diffusion equation using the approximation theory of free-knot piecewise polynomials. We show that under certain conditions the solution obtained by the moving finite element method converges to a local minimizer of the total energy when time goes to infinity. The global minimizer, once it is detected by the discrete scheme, approximates the continuous stationary solution in optimal order. Numerical examples for a linear diffusion equation and a nonlinear Allen-Cahn equation are given to verify the analytical results.     

组合杂交有限元方法对等参双线性Q4-平板元的粗网格精度改进

组合杂交有限元法具有增强低阶位移格式粗网格精度的内在机制，能量误差为零的组合杂交格式可获得改进的粗网络精度，而其中组合参数起着极其重要的作用，采用最简便的四边形位移＼应力模式作为对协调双线性Q4—平板元的改进：协调等参双线性位移插值和纯粹常应力模式，通过调整组合参数，得到了组合杂交元的优化型，数值试验表明这种参数一调整型显改进了协调Q4—元，达到粗网格高精度，由于应力参数可在单元水平消去，这种组合杂交改进型的计算量与协调Q4—元相当。     

自然对流换热问题基于混合元法的差分格式及其数值模拟

研究自然对流换热问题,通过对于空间变量采用有限元离散而对于时间变量用差分离散,导出一种基于混合有限元法的最低阶的差分格式,这种格式可以同时求出流体的速度、温度和压力的数值解,并给出了模拟方腔流的自然换热的数值例子。     

Discontinuous Hybrid Primal Finite Element Method for Elliptic Equations

A primal hybrid finite element scheme is introduced to produce completely discontinuous solution for diffusion and convection-diffusion problems. Same rate of convergence as classical methods is obtained in suitable norms. Finally an a posteriori error estimator is given.     

A Locking-Free Scheme of Nonconforming Rectangular Finite Element for the Planar Elasticity

In this paper, the authors present a locking-free scheme of the lowest order nonconforming rectangle finite element method for the planar elasticity with the pure displacement boundary condition. Optimal order error estimate, uniformly for the Laméconstant $\lambda\in(0,\infty)$ is obtained.     

一种高精度的裂纹奇异单元

基于广义伽辽金法的多变量有限元算法,增加了连续体力学有限元模型建立的灵活性.本文利用它,通过数值试验的对比建立了一种高精度的含奇异性的裂纹单元,并对多变量奇异元的构成进行了探讨.