黏弹性问题的改进的复变量无单元Galerkin方法

基于改进的复变量移动最小二乘法,提出了二维黏弹性问题的改进的复变量无单元Galerkin方法.采用改进的复变量移动最小二乘法建立形函数,根据Galerkin积分弱形式建立求解方程,并用罚函数法施加本质边界条件,推导了二维黏弹性问题的改进的复变量无单元Galerkin方法的计算公式.最后,通过实际算例,将计算结果与复变量无单元Galerkin方法及有限元法的结果进行了对比,说明了本文方法具有更高的计算精度和计算效率.     

弹性力学的复变量无网格方法

在移动最小二乘法的基础上，提出了复变量移动最小二乘法.复变量移动最小二乘法的优点是采用一维基函数建立二维问题的逼近函数，所形成的无网格方法计算量小.然后，将复变量移动最小二乘法应用于弹性力学的无网格方法，提出了复变量无网格方法，推导了复变量无网格方法的公式.与传统的无网格方法相比，复变量无网格方法具有计算量小、精度高的优点.最后给出了数值算例. 关键词： 移动最小二乘法 复变量移动最小二乘法 无网格方法 弹性力学 复变量无网格方法     

运用改进的无单元Galerkin方法分析机场道面断裂力学问题

在改进的无单元Galerkin方法的基础上,将能反映裂纹尖端附近应力奇异性的特征项r~(1/2)引入改进的移动最小二乘法的基函数中,将断裂力学和改进的无单元Galerkin方法结合,研究了线弹性断裂力学的改进的无单元Galerkin方法,并对含反射裂缝的机场复合道面层状体系结构进行了数值分析.本文的理论为机场复合道面断裂力学分析提供了一种新方法.     

二维稳态热传导问题改进的EFG-SBM法

EFG-SBM法作为一种新型的边界型无网格法,兼顾了无单元Galerkin法和比例边界有限元法的优点,在环向用无单元Galerkin法进行离散简化了前处理和后处理工作量,径向解析可以直接求得物理场函数值,形函数高阶连续可以获得更加准确的计算结果。然而基于移动最小二乘法构造的形函数缺乏Kronecker Delt,a函数性质,因此在本质边界条件的施加上存在困难。本文将滑动Kriging插值法与EFG—SBM法相结合提出了改进的EFG-SBM法,由于滑动Kriging插值法构造的形函数满足Kronecker Delta函数性质,因此这方便了本质边界条件的施加。进一步将这种方法用于二维稳态热传导问题的求解,通过裂纹体和无限域传热等五个算例表明,改进的EFG-SBM法比传统的比例边界有限元法具有更高的计算精度和更快的收敛速率,同时在热流密度的处理上避免了传统的比例边界有限元法需采用的磨平技术。     

中厚板弯曲问题的Kriging插值无网格法

基于Reissner-Mindlin板弯曲理论,将Kriging插值无网格法应用于中厚板弯曲问题,推导相应的离散方程.该方法可以只依赖于一组离散的节点建立试函数,有效地避免了复杂的网格划分和网格畸变的影响.相对于无网格法中常用的移动最小二乘近似而言,滑动Kriging插值法的形函数满足Kronecker delta函数性质,可以直接施加本质边界条件.算例分析表明,用Kriging插值无网格法分析中厚板弯曲问题,具有效率高,精度高和易于实现等优点.     

弹性力学的无单元Galerkin方法的误差估计

基于移动最小二乘法在Sobolev空间W^k,p(Ω)中的误差估计以及弹性力学问题的变分弱形式中出现的双线性形式的连续性和强制性,研究了弹性力学问题的无单元Galerkin方法的误差分析以及数值解的误差和影响域半径之间的关系,给出了弹性力学问题的无单元Galerkin方法在Sobolev空间中的误差估计定理,并证明了当节点和形函数满足一定条件时该误差估计是最优阶的.从误差分析中可以看出,数值解的误差与权函数的影响域半径密切相关.最后,通过算例验证了结论的正确性. 关键词： 无网格方法 无单元Galerkin方法 弹性力学 误差估计     

弹性力学的复变量无网格局部 Petrov-Galerkin 法

复变量移动最小二乘法构造形函数, 其优点是采用一维基函数建立二维问题的试函数, 使得试函数中所含的待定系数减少, 从而有效提高计算效率. 文章基于复变量移动最小二乘法和局部Petrov-Galerkin弱形式, 采用罚函数法施加边界条件, 推导相应的离散方程, 提出弹性力学的复变量无网格局部Petrov-Galerkin法. 数值算例验证了该方法的有效性.     

求解Kuramoto-Sivashinsky方程的平移基无单元Galerkin方法

Kuramoto-Sivashinsky方程是一种可以描述复杂混沌现象的高阶非线性演化方程.方程中高阶导数项的存在,使得传统无单元Galerkin方法采用高次多项式基函数构造形函数时,形函数违背了一致性条件.因此,本文提出了一种采用平移多项式基函数的无单元Galerkin方法.与传统无单元Galerkin方法相比,该方法在方程离散时依然采用Galerkin进行离散,但形函数的构造采用了基于平移多项式基函数的移动最小二乘近似.通过对具有行波解和混沌现象的Kuramoto-Sivashinsky方程的数值模拟,验证了本文方法的有效性.     

基于时域自适应精细算法的插值型无单元Galerkin法及其在弹性动力学中的应用

将插值型无单元Galerkin法与时域自适应精细算法相结合,提出一种求解弹性动力学问题的方法。通过时域分段展开,将时空耦合的初边值问题转换为一系列的空间边值问题,进而采用加权残值法推导递推形式的插值型无单元Galerkin法求解方程。该方法不仅能方便地直接施加本质边界条件,并且可以避免时间步长较大造成的精度损失。数值算例给出的结果验证了该方法的有效性。     

势问题的无单元Galerkin方法的误差估计

在高维情况下,首先研究了无单元Galerkin方法的形函数构造方法——移动最小二乘法在Sobolev空间W^k,p(Ω)中的误差估计.然后,在势问题的无单元Galerkin方法的基础上,研究了势问题的通过罚函数法施加本质边界条件的无单元Galerkin方法在Sobolev空间中的误差估计.当节点和形函数满足一定条件时,证明了该误差估计是最优阶的.从误差分析中可以看出,数值解的误差与权函数的影响半径密切相关.最后,通过算例验证了结论的正确性. 关键词： 无网格方法 无单元Galerkin方法 势问题 误差估计     

轴对称构件受力分析的插值粒子法

面对土木工程与机械工程中广泛存在的轴对称力学问题, 采用具有离散点插值特性的无网格方法形函数, 结合弹性力学空间轴对称问题的最小势能原理, 建立了轴对称构件力学分析的插值粒子法. 本文无网格法方法构造形函数不依赖网格, 也具有像有限元法一样可直接施加边界条件的优点. 本方法能直接获得全域连续应力场, 避免了有限元法应力后处理二次拟合带来的计算误差. 最后通过实例分析, 验证了所建立的无网格方法的有效性.     

Navier-Stokes方程的最小二乘等几何方法

基于Hermite多项式的C¹型单元构造复杂,限制了最小二乘有限元法的应用.引入高阶光滑的非均匀有理B样条作为基函数简化C¹型单元构造,提出求解黏性不可压流动Navier-Stokes方程的最小二乘等几何方法.用Newton法或Picard法对Navier-Stokes方程线性化,用线性化偏微分方程的余量定义最小二乘泛函,导出最小二乘变分方程,用NURBS构造高阶光滑的有限维空间来近似速度场和压力场.计算表明:本文方法计算的二维顶盖驱动流数值解能准确描述流动状况,计算的二维通道内圆柱绕流全局质量损失由最小二乘有限元法的6%降为0.018%,该方法可用于Navier-Stokes方程的求解,并且具有较好的质量守恒性.     

小波抽样与气象要素场插值

首先用6种插值方法对一个带限与非带限一维信号分别进行等距插值计算检验.6种方法是基于Shannon抽样定理的插值法、两种基于小波抽样的插值法、三次样条插值法、三次卷积插值法和快速Fourier变换插值法.结果显示小波和三次样条插值法最好,其中小波插值误差的局域性最好.最差的是快速Fourier变换法.其次,剔除快速Fourier变换插值法,将其它5种插值公式推广到二维的情形,对大气层中层500hPa高度场、海平面气压场和降水量场也进行了插值计算.误差分析表明对于降水量场三次样条小波插值最好,对高度场和海平面气压场三次样条插值法仍然是最好的.在此基础上,提出了既保证降水量场插值精度又能避免插出"负降水"的插值处理方法并进行了计算检验.最后指出了小波插值法有待改进的问题.     

求解参与性介质内辐射传递问题的无网格有限差分法

本文应用无网格有限差分法求解参与性介质内辐射传递问题。无网格有限差分法源于广义有限差分法,利用局域泰勒多项式展开和具有插值特性的移动最小二乘,直接构造任意计算点待求函数的近似值及其各阶导数的差分格式,计算效率高,满足插值特性。本文检验了该算法求解辐射传输方程的稳定性;分别求解一维和二维参与性介质内辐射换热问题,算例结果与已有文献对比,表明了无网格有限差分法求解辐射传递问题的有效性和高精度。     

基于局部基本解法的静电场仿真分析

将局部基本解方法应用于静电场问题的模拟与分析。局部基本解方法是利用控制方程的基本解,基于局部理论和移动最小二乘原理提出的一种无网格算法。相比于有限元和有限差分等传统网格类方法,该方法仅需离散节点,避免了复杂的网格剖分难题。作为一种半解析数值技术,物理问题的基本解被作为插值基函数建立数值离散模型,从而保证了算法的较高精度。此外,与具有全局离散格式的无网格方法相比,局部基本解法更适用于高维复杂几何和大尺度模拟。二维和三维数值试验表明,该方法具有实施方便灵活,计算精度高和计算速度快等优势。为静电场仿真研究开辟新的途径,拓展了局部基本解方法的应用领域。     

弹性力学的插值型重构核粒子法

采用具有离散点插值特性的重构核粒子法形函数, 较精确地重构弹性体 变形的位移试函数, 再与弹性力学的最小势能原理相结合, 形成新的分析弹性力 学平面问题的插值型重构核粒子法. 由于插值型重构核粒子法形函数具有点插值特性和不低于核函数 的高阶光滑性, 因而既克服了多数无网格方法处理本质边界条件的困难, 也保证了较高的数值精度. 与早期的无网格方法相比, 本方法具有精度高、解题规模较小、可直接施加边界条件等优点. 通过对典型弹性力学问题数值模拟, 验证了所提方法的有效性和正确性.     

FGMs稳态热传导分析的重心Lagrange插值配点法

提出一种求解二维功能梯度材料（FGMs）稳态热传导问题的重心Lagrange插值配点法.基于Chebyshev节点构造二维重心Lagrange插值函数及其偏导数,然后基于配点法将其直接代入FGMs热传导问题的控制方程和边界条件,得到系统离散方程.重心Lagrange插值配点法是一种真正的无网格方法,很好地融合了重心Lagrange插值和配点格式的优势,具有高效、稳定、高精度和易于数值实现的优点.采用重心Lagrange插值配点法分别对指数型、二次型和三角型FGMs热传导问题进行数值模拟.结果表明：该方法具有较高的计算效率和计算精度,对材料梯度参数的变化不敏感.可以进一步拓展到FGMs瞬态问题和FGMs的热力耦合分析.     

积分节点迎风偏移的节点积分无单元Galerkin方法

建立求解稳态对流-扩散方程的-种稳定、高效的无单元Galerkin方法.该方法计算积分时采用基于局部Taylor展开的节点积分,并根据对流占优的程度对积分节点进行自适应迎风偏移.与传统的使用稳定化的无单元Galerkin方法相比,该方法是-种不依赖于背景网格积分的纯无网格方法,具有更好的稳定性和较高的计算效率,其程序实施更为简便.     

基于平面问题的位移压力混合配点法

引入压力变量,将弹性力学控制方程表达为位移和压力的耦合偏微分方程组,采用重心插值近似未知量,利用重心插值微分矩阵得到平面问题控制方程的矩阵形式离散表达式.采用重心插值离散位移和应力边界条件,采用附加法施加边界条件,得到求解平面弹性问题的过约束线性代数方程组,采用最小二乘法求解过约束方程组,得到平面问题位移数值解.数值算例验证了所提方法的有效性和计算精度.     

基于分段直线拟合的伪随机码相位测量法

针对目前PN码(Pseudo-Noise Code)相位测量抗干扰能力有限的问题,提出了一种新的PN码相位测量方法,该方法以PN码的相关函数为基础,以峰值点为分界点对相关峰曲线两侧分别做最小二乘直线拟合。然后求出两条直线的交点坐标,其中横坐标与零相偏参考值的差值就是PN码相位的估值。该方法与目前常用的最小二乘同步法和三点二次插值PN码相位测量法相比较,算法复杂度增加有限。通过仿真数据可以得出,新的PN码测量方法在信噪比较低的情况下能得到比最小二乘同步法和三点二次插值法更加稳定和精确的估值结果。