管道内激波的不稳定性

本文将无限大激波阵面的激波不稳定性理论[1]推广到矩形截面管道内的激波不稳定性问题.首先,给出这个问题的数学提法,包括扰动方程与三类边界条件.其次,给出扰动方程的普遍解.上游和下游的普遍解分别含有5个待定常数.再次,在一类边界条件和一个假定下,证明了激波前扰动为0,激波后两个声扰动之一为0.边界条件是,X→±∞处扰动物理量为0.假定只讨论激波不稳定性问题,从而可先设ω=iγ,γ是不稳定性增长率,为正实数.另一类边界条件是管壁上法向速度扰动为0,它使波数只能取一组离散值.最后,用扰动激波上的5个守恒方程这一边界条件来决定激波后4个待定常数和扰动激波振幅这个未知量时,导出了色散关系.结果表明,正实数γ确是存在.不稳定激波有两种模式,一种模式为γ=-W·k(W<0)它代表激波的绝对不稳定性,是新得到的模式.另一种模式与过去工作中给出的[2,3]大体相同.本文则进一步给出了这种模式的激波不稳定性增长率,并指出j2((?V/?P)_H=1+2M为最不稳定点(即无量纲化的不稳定性增长率Г=∞).如果不假定ω是纯虚数,而是复数,其虚部为正实数Im(ω)≥0.本文也严格证明了其不稳定性判据仍有两种模式,ω仍为纯虚数.     

计算激波的高精度数值方法

在分析了数值解在激波附近产生非物理振荡的原因后,构造了一个三阶迎风紧致格式以及激波的捕捉技术,并且,提出一种称为准装配法的新的激波装配方法.一维流动的数值试验表明,新方法是非常令人满意的.     

激波在异种气体中传播及诱导的剪切混合研究

利用二阶迎风TVD格式求解多组分,层流全N－S方程,针对直通道和突扩直通道,研究了马赫数为2和4的激波在H2和空气界面上的传播及诱导的燃料剪切混合,计算结果表明：（1）直通道中,剪切层中的激波阵面要发生畸变,存在对混合起主要作用的卷吸涡,激波马赫数不同,卷吸涡结构和横向混合的尺寸也不同,激波马赫数低,剪切混合效果好,（2）在突扩直通道中,马赫数为2和4的激波在H2中产生不同强度激波,在剪切层中都能产生顺时针,尺度较大的卷吸涡,后台阶增强了剪切层的混合。     

一种抑制激波计算中数值振荡现象的双重小波收缩方法

在激波数值计算中,容易出现数值振荡的问题,振荡激烈时会掩盖真实解,为此提出了许多高精度复杂计算格式或采用人工粘性抑制数值振荡.从信号处理的角度,提出双重小波收缩方法,它能自适应提取激波数值振荡解中的真实物理解.先用局部微分求积法求解浅水波方程和理想流体Euler运动方程中的激波问题,发现其数值振荡现象严重,然后采用双重小波收缩方法对其处理,获得了无数值振荡解,它能准确捕捉激波的位置并且保持激波结构.相比于复杂的Riemann(黎曼)求解格式,借助小波收缩方法,可以采用相对简单的计算格式如微分求积法求解激波问题.     

粉尘气体中激波绕射的数值研究*

本文针对稀相气固两相体系,选取双流体耦合模型,综合运用算子分裂技术和高精度高分辨率数值方法,研究了激波在粉尘气体中沿90°拐角的绕射特性,揭示了固相颗粒及其物性改变对激波绕射特征和波后流场结构的影响.     

广义混合非线性Schr？dinger方程的拟谱方法

本文讨论了广义混合非线性Schrodinger方程的周期初值问题,构造了守恒的半离散Fourier拟谱格式,对其近似解进行了先验估计,并证明了格式的收敛性.证明了该方程存在孤立子解,并给出其孤立子解的精确表达式.研究了线性化方程的稳定性问题,即在初值有扰动的情况下,该方程只有振荡解和鞍点.最后,通过数值例子验证了格式的可信性,数值计算表明,本格式时间方向可取大步长且是长时间稳定的,我们还计算了孤立子解,并绘出了在初值有扰动的情况下,相空间的轨线图.     

带激波的一维非定常两相流动的数值模拟

本文将处理带激波的单相气体非定常流动问题的两种高分辨数值方法(随机取样法和二阶GRP有限差分法)推广应用于气固悬浮体(亦称含灰气体)两相情况,计算了含灰气体激波管中两相激波特性、波后流场结构及气固两相流动参数随时间的变化.数值结果表明:这两种方法均能给出带有尖锐间断阵面的两相激波松弛结构.二阶GRP方法在计算精度和机时耗用等方面优于随机取样法.     

一种新型的用于激波折射、绕射和干扰研究的组合设备

本文介绍一种新型的激波风洞-激波管组合设备。作为它的应用,文中还给出了在常规设备上所难以进行的三项实验:“运动激波在射流边界上的折射”,“波前有流动情况下的激波绕射”和“运动激波-头激波干扰”,并对所观察到的一些新的现象进行了分析和讨论。     

双调和方程混合元的一种新格式

本文介绍了双调和方程混合元的一种新格式,用双二次多项式逼近流函数,双一次多项式逼近涡函数.在拟一致矩形剖分的条件下,证明了此格式具有与C-R格式中分别用双二次多项式逼近相同的收敛阶.     

动边值问题的混合元方法和数值分析

油气运移、聚集史软件的功能是重建盆地发育中油气资源运移、聚集的历史。其数学模型是一组非线性耦合偏微分方程组的动边值问题。本文对二维、有界区域的一般情况，提出一类特征混合元逼近并得到了逼近解的最佳Ｌ＾２模误差估计。     

Numerical Analysis of a High-Order Scheme for Nonlinear Fractional Differential Equations with Uniform Accuracy

We introduce a high-order numerical scheme for fractional ordinary differential equations with the Caputo derivative. The method is developed by dividing the domain into a number of subintervals, and applying the quadratic interpolation on each subinterval. The method is shown to be unconditionally stable, and for general nonlinear equations, the uniform sharp numerical order 3 − $ν$ can be rigorously proven for sufficiently smooth solutions at all time steps. The proof provides a general guide for proving the sharp order for higher-order schemes in the nonlinear case. Some numerical examples are given to validate our theoretical results.     

用守恒型间断跟踪法数值模拟Richtmyer-Meshkov不稳定现象

使用茅德康所建立的守恒型间断跟踪法,数值模拟了两个关于Richtmyer-Meshkov不稳定性现象的物理实验,并且将数值模拟结果与Holmes等人在文中所获得的结果进行了比较．该文的结果与Holmes等人所得到的结果在总体上有较好的一致性．该文的数值模拟也捕捉到了非线性的压缩现象,即穿越波和反射波相互作用所产生的现象,Holmes等人指出其是导致介质界面减速的原因．但是所得到的扰动振幅和扰动增长率比Holmes等人所得到的结果略大一些．     

冲击波作用下Air/SF6斜界面不稳定性实验和数值模拟研究

开展了Mach数为1.23和1.41的冲击波作用下的Air/SF6斜界面不稳定性激波管实验,并利用王涛等人发展的可压缩多介质粘性流体和湍流大涡模拟程序MVFT(multi-viscous-fluid and turbulence),对该激波管实验进行了数值模拟,二者相比较一致性较好,包括界面图像、湍流混合区TMZ(turbulent mixing zone)宽度、气泡和尖钉位移,确认了该计算代码对界面不稳定性问题模拟的可靠性和有效性.数值模拟再现了冲击波作用下,Air/SF6斜界面的演化过程及流动中复杂波系结构的发展如冲击波的传播、折射和反射.结果还显示冲击波Mach数较大时,冲击波和界面相互作用时混合区获得的能量也较大,扰动界面发展的也更快.     

Existence of discrete shock profiles of a class of monotonicity preserving schemes for conservation laws

When shock speed times is rational, the existence of solutions of shock profile equations on bounded intervals for monotonicity preserving schemes with continuous numerical flux is proved. A sufficient condition under which the above solutions can be extended to , implying the existence of discrete shock profiles of numerical schemes, is provided. A class of monotonicity preserving schemes, including all monotonicity preserving schemes with numerical flux functions, the second order upwinding flux based MUSCL scheme, the second order flux based MUSCL scheme with Lax-Friedrichs' splitting, and the Godunov scheme for scalar conservation laws are found to satisfy this condition. Thus, the existence of discrete shock profiles for these schemes is established when is rational.

     

Explicit Hybrid Numerical Method for the Allen-Cahn Type Equations on Curved Surfaces

We present a simple and fast explicit hybrid numerical scheme for the motion by mean curvature on curved surfaces in three-dimensional (3D) space. We numerically solve the Allen-Cahn (AC) and conservative Allen-Cahn (CAC) equations on a triangular surface mesh. We use the operator splitting method and an explicit hybrid numerical method. For the AC equation, we solve the diffusion term using a discrete Laplace-Beltrami operator on the triangular surface mesh and solve the reaction term using the closed-form solution, which is obtained using the separation of variables. Next, for the CAC equation, we additionally solve the time-space dependent Lagrange multiplier using an explicit scheme. Our numerical scheme is computationally fast and efficient because we use an explicit hybrid numerical scheme. We perform various numerical experiments to demonstrate the robustness and efficiency of the proposed scheme.     

数值流形方法的变分原理与应用

针对线弹性体静力问题,根据数值流形方法的特点及相应的位移模式,得到了面向物理覆盖的数值流形方法的变分原理,详细推导了基于变分原理的数值流形方法的理论计算公式,建立了数值流形方法的控制方程。作为实际应用,给出了相应的数值算例,结果表明,求解精度和效益令人满意。     

Numerical decomposition of a convex function

Given then×p orthogonal matrixA and the convex functionf:R ⁿR, we find two orthogonal matricesP andQ such thatf is almost constant on the convex hull of ± the columns ofP, f is sufficiently nonconstant on the column space ofQ, and the column spaces ofP andQ provide an orthogonal direct sum decomposition of the column space ofA. This provides a numerically stable algorithm for calculating the cone of directions of constancy, at a pointx, of a convex function. Applications to convex programming are discussed.This work was supported by the National Science and Engineering Research Council of Canada (Grant No. A3388 and Summer Grant).     

关联情境下物流服务外包商选择的混合型决策分析方法

现实中影响物流服务外包商选择的诸多因素通常具有主客观特性和关联性,针对此问题给出一种关联情境下物流服务外包商选择的混合型决策分析方法.首先,利用二元语义表示模型分别处理和集结专家给出的语言短语形式的因素关联信息和主观评价信息,并通过多因素关联分析确定因素的重要性和归类;然后,分别定义主客观测度因素的正负理想点,利用范数的概念构建规范化评价矩阵;进一步地,借鉴多准则优化妥协解(VIKOR)法的思想,计算每个备选外包商的群效用值和个体遗憾值以及折衷排序值,并根据折衷排序值选择出最理想的外包商.最后,通过一个实例分析说明给出方法的可行性和实用性.