自适应结构网格上扩散方程隐式时间积分算法及其应用

提出一种自适应结构网格(SAMR)上求解扩散方程的隐式时间积分算法.该算法从粗网格到细网格逐层进行时间积分,通过多层迭代同步校正保证粗细界面的流连续和计算区域的扩散平衡.分析算法复杂度,并给出评估算法低复杂度的准则.典型算例表明,相对于一致加密情形,本文算法能够在保持相同计算精度的前提下,大幅度降低网格规模和计算量,且具有低复杂度.将算法应用于辐射流体力学数值模拟中非线性扩散方程组求解,相对于一致加密网格,SAMR计算将计算量下降一个量级以上,计算效率提高33.2倍.     

求解Burgers方程的一种交替分段隐式算法

首先提出一个新的求解Burgers方程的差分格式,然后在此差分格式的基础上构造了便于并行计算的交替分段隐格式,并作了线性化稳定性分析.数值结果表明,本方法具有较高的精度,尤适于扩散项系数较小时的计算,且有效避免了数值结果的非物理振荡.     

一种求解二维辐射流体力学方程组的显隐式格式

构造一种求解二维辐射流体力学方程组的有限体积方法.相较于Euler方程组,辐射流体力学方程组的数值格式设计更为困难.不仅辐射压力与辐射能量的强非线性增加了数值计算的难度,而且求解强激波问题也是一大难点.与此同时,物质量以声速传播,辐射量以光速传播也增加了该系统求解的难度.为了克服这些难点,我们使用MUSCL-Hanco...     

显式有限元中的一种并行接触算法

开发一种显式非线性有限元分析中的并行接触算法.基于区域分割技术将桶排序全局搜索方法并行化,各处理器通过桶编号向量检测相互交叠及潜在的点一面接触对.根据数据通信的特点将接触对分为三类,对各类接触对分别设计通信策略.数值算例表明,并行算法具有较高的加速比、并行效率及良好的可扩展性.     

时间相关外场中量子系统的辛算法

引入辅助变量将时间相关外场中量子系统的显含时间哈密顿系统转换成不显含时间的可分哈密顿系统,给出了任意阶精度的显式辛格式,计算了一维有限宽无限深势阱中的电子与模拟激光场的相互作用,结果与理论分析一致,且很好地保持了波函数模方归一,表明该方法适于计算激光场与原子的相互作用.     

显式与隐式方法求解含时薛定谔方程及误差分析

含时薛定谔方程是量子力学最重要的方程之一,它可以给出不同相互作用势下体系波函数的演化。相互作用势的复杂形式使得薛定谔方程一般没有解析解。如何较准确地数值求解含时薛定谔方程,对许多物理问题有着重要意义。本文采用显式与隐式的方法求解薛定谔方程。从结果可以发现,隐式的方法得到的波函数精度远高于显式方法,且误差具有收敛性。为了进一步探索隐式格式的可行性,本文还采用有限温度下的屏蔽势,利用隐式方法具体求解粲夸克偶素的波函数演化。     

Burgers方程的一种并行计算法

给出了求解Burgers方程的交替分段隐格式,讨论了方法的线性化绝对稳定性,并进行了数值试验.该方法具有并行本性,适合在高性能多处理器的并行计算机上使用.     

时间相关外场中量子系统时间演化的辛格式

对显含时间的可分线性哈密顿系统构造了2阶模方守恒-辛格式和显式辛格式,并计算了1维有限宽无限深势阱中的电子与模拟激光场的相互作用,结果与理论分析一致。为数值研究时间相关外场中的量子系统,特别是强激光与原子相互作用提供了合理和有效的方法。     

解流体力学方程组的一种隐式完全守恒差分格式

对Lagrange非守恒流体力学方程组给出了一种隐式完全守恒差分格式,既保证了质量、动量和总能量守恒的差分近似,又能满足内能与动能的平衡特性,提高了数值解的精度。并用该格式对两个可压缩理想流体模型进行了数值计算,并与其它差分格式作了比较。     

一种求解二维辐射流体力学方程组的显隐式格式（英文）

构造一种求解二维辐射流体力学方程组的有限体积方法。相较于Euler方程组,辐射流体力学方程组的数值格式设计更为困难。不仅辐射压力与辐射能量的强非线性增加了数值计算的难度,而且求解强激波问题也是一大难点。与此同时,物质量以声速传播,辐射量以光速传播也增加了该系统求解的难度。为了克服这些难点,我们使用MUSCL-Hancock方法求解模型的双曲部分,利用TR/BDF2的变换格式求解其扩散部分。给出了灰非平衡扩散模型关于时间的渐近分析。最后,通过数值实验展现该格式的表现。     

求解非线性偏微分方程的自适应小波精细积分法

以Burgers方程为例,提出了一种求解偏微分方程的自适应多层插值小波配置法,通过引入一种具有插值特性的拟Shannon小波并利用插值小波理论构造了多层自适应插值小波算子,从而在空间实现了偏微分方程的自适应离散.另外,精细时程积分方法和外推法的引入不但有助于提高求解速度和数值结果的精度,而且使时间积分步长的选取具有了自适应性.     

An Explicit Fractal Interpolation Algorithm for Reconstruction of Seismic Data

Based on our previous investigation and the pioneering work of other researchers, a novel explicit fractal interpolation method based on affine transform is proposed, in which we approximate the vertical scaling factors by the locally explicit expression. Numerical experiments indicate that the explicit fractal interpolation method shows great accuracy of reconstruction of the seismic profile and yields significant improvement over wave-equation based trace interpolation methods （unified approach）.     

任意阶显式精细积分多步法的常用形式及其高阶次数值计算

基于任意阶显式精细积分多步法的一般公式,给出其几种常用形式,并实现了高阶次数值计算,将新算法应用于射线方程和双原子系统经典轨迹数值计算中.数值计算结果表明任意阶显式精细积分多步法是一种高精度、高效率、稳定性较好的方法,并且可方便地进行高阶次的运算.     

改进的基于积分时间定标的红外焦平面阵列非均匀性校正算法(英文)

红外焦平面阵列各探测元响应的非均匀性降低了图像的质量和温度分辨率,定标类和场景类校正算法为解决该问题提供了可行的途径.传统的基于黑体定标的校正算法由于其简单有效而被广泛使用,但是其缺点在于依赖黑体及其相关控温装置.本文提出了一种改进的基于积分时间定标的两级校正算法.在保持入射辐射不变的情况下,首先通过改变积分时间得到系列响应数据,然后利用最小二乘法估计出两点校正所需的初始校正系数,并对不同积分时间下的响应数据进行初校正,最后估计出一点校正系数.实验结果证明该方法具有计算量小、校正准确度高的优点,可取得优良的校正效果,并易于在硬件平台中实现.     

一种背景自适应调整的弱点目标探测算法

针对因复杂背景导致低信噪比的弱点目标探测率降低的问题,首先分析了从红外图像中探测弱点目标时,由于复杂和缓变背景下潜在目标探测率不同,而导致目标探测率降低的理论依据;并在该分析的基础上,提出了一种基于背景自适应调整的红外点目标探测算法。该方法利用鲁宾逊(Robinson)保护滤波器从经过预处理的图像中提取潜在目标;通过复杂背景模糊隶属度函数将图像映射到模糊特征平面,并由该特征平面计算背景调整因子,以对提取的潜在目标进行加权调整,从而降低了复杂背景的影响。实验结果表明,该算法可以显著提高复杂背景下红外点目标的检测概率,并且能够探测出信噪比为1的目标。     

二维三温辐射扩散方程组两层预条件子的自适应求解

针对实际应用中若干典型三温线性系统,分析求解二维三温辐射扩散方程离散线性系统的代数两层预条件子(PCTL)的算法效率.结果表明,PCTL的算法效率与三个温度之间的耦合强度以及单温子系统对角占优性强弱程度有很大关系.为此,通过刻画三温线性系统的耦合强度和单温子系统对角占优性特征,提出一种PCTL中子系统的自适应求解算法.数值结果表明,可以显著改善PCTL的算法效率.对于实际数值模拟应用中37个典型三温线性系统,相对于经典AMG算法,算法整体加速2.5倍.数值实验表明算法具有很强的鲁棒性.     

Lax-Wendroff时间离散的自适应间断有限元方法求解三维可压缩欧拉方程

应用自适应LWDG方法求解三维双曲守恒律方程组,与传统的二阶RKDG方法相比,该方法具有计算量小和精度高的特点.给出一种自适应策略,其中均衡折中策略适用于非相容四面体网格.将二维情形下的后验误差指示子推广到三维双曲守恒律方程组中,数值实验证明了方法的有效性.     

An Alternative Algorithm for the Symmetry Classification of Ordinary Differential Equations

This is the first paper on symmetry classification for ordinary differential equations (ODEs) based on Wu’s method. We carry out symmetry classification of two ODEs, named the generalizations of the Kummer-Schwarz equations which involving arbitrary function. First, Lie algorithm is used to give the determining equations of symmetry for the given equations, which involving arbitrary functions. Next, differential form Wu’s method is used to decompose determining equations into a union of a series of zero sets of differential characteristic sets, which are easy to be solved relatively. Each branch of the decomposition yields a class of symmetries and associated parameters. The algorithm makes the classification become direct and systematic. Yuri Dimitrov Bozhkov, and Pammela Ramos da Conceição have used the Lie algorithm to give the symmetry classifications of the equations talked in this paper in 2020. From this paper, we can find that the differential form Wu’s method for symmetry classification of ODEs with arbitrary function (parameter) is effective, and is an alternative method.