由Gurtin变分原理求解策动力下一维动力学初值问题的半解析法

基于Gurtin变分原理,以梁为对象研究了在策动力下动力学初值问题的半解析解法。该方法在空间域作有限元离散,在时间域上取级数。     

导热几何形状反演的变分原理及边界条件的确立

本文采用变域变分原理,建立了导热几何形状反演问题的变分原理,同时获得了该问题所需满足的边界条件和附加条件.该变分原理能将未知形状的几何变量及控制方程结合在一个变分泛函中,使得数学描述简洁、紧凑,且几何变量及控制方程的求解能耦合地进行.介绍了运用该变分原理并结合有限元方法进行数值计算的方法. 关键词： 几何形状反演 变分原理 有限元 导热     

扩散沟道光波导的数值条形传递函数方法

将数值条形传递函数方法引入了对光波导的计算.该方法将问题域划分为若干条形单元,然后建立离散模型,利用变分原理得到系统的控制方程,最后通过分布参数系统的数值传递函数方法对控制方程求解 关键词：     

由卷积型变分原理求解瞬态热传导问题的半解析法

主要针对二维问题，基于卷积型变分原理，提出了求解瞬态热传导问题的半解析法，该方法在空间域内作分区域插值离散，在时间域上采用解析函数。     

一维平面冲击波的移动网格算法

移动网格方法可以有效提高冲击波阵面计算的分辨率,多年来一直受到数值计算研究领域的关注。针对冲击波在凝聚介质中传播的数值模拟,利用变分原理构建了基于移动网格的自适应算法。移动网格的生成依赖包含控制函数的欧拉方程的迭代计算,通过控制方程从物理域到计算域的映射来求解物理量,并研究了不同移动网格迭代方法对计算效率的影响。数值结果显示了该算法的有效性。     

利用积分方程法的各向异性地层频率测深三维模拟

应用一种新的积分方程算法对各向异性地层频率域电磁测深三维问题进行正演模拟.利用范数小于或等于1的修正Green算子得到各向异性地层中的新积分方程,由于满足压缩映射条件,该积分方程在任意参数条件下总是迭代收敛的.提出一种应用迭代法求解新积分方程的迭代初值优化选择方法,并通过具体算例对比说明该方法可使频率域电磁测深三维模拟的计算效率得到有效提高.最后应用所述算法对层状各向异性大地轴向频率测深视电阻率响应进行三维数值模拟,考察分析地层的各向异性对视电阻率响应特征的影响,得到一些重要结论.     

策动力下动力学初-边值问题的时域配点DQ空-时半解析法

针对策动力Ｆ（ｘ,ｔ）＝Ｑ．ｓｉｎｗｔ作用下的一维动力初一边值问题,直接从控制微分方程出发,提出了计算方法。该方法在安间域采用微分积分ＤＱ法（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＭｅｔｈｏｄ）,在时间域取级数,采用时域配点的方式得到求位移场全部待定参数的可解方程,求解一次线性方程组即可求得全域的响应位移场。     

含冷却水管大体积混凝土温度场计算的一种新方法

水管冷却是混凝土坝施工期的主要温度控制措施,提出一种新的水管冷却数值模拟理论和计算方法.该方法将水管置于常规混凝土单元内部,在单元中把混凝土与水管的接触面作为散热面纳入控制方程的边界条件,把混凝土通过冷却水管壁面耗散的能量叠加到常规泛函中,根据此复合泛函由变分原理建立含冷却水管混凝土的有限元支配方程.编制相应的三维计算程序,在程序中水管网格的拓扑信息由程序自动完成,冷却水管可以从混凝土单元任意位置穿过,因此不增加网格剖分的难度,算例表明该方法能准确模拟混凝土的冷却效应.     

局域共振型声学超材料薄板带隙特性的能量解法

研究局域共振型声学超材料的带隙特性时,面临的首要问题是寻求一种带隙特性的高效解法。为此,本文以局域共振型声学超材料薄板为研究对象,提出了一种基于能量泛函变分原理及正交多项式级数展开的带隙计算方法。该方法通过合并基体板及共振子的动、势能及外力功建立元胞的能量泛函,经过变分运算得到元胞的振动控制方程,进而引入第一类Chebyshev正交多项式作为基函数将控制方程进行离散。为克服无法直接对离散控制方程中的广义坐标施加周期边界条件的困难,该方法将连续边界条件弱化到若干选定的配点上以离散方式实现,并将对应的一组线性约束条件通过拉格朗日乘子法施加到系统中。仿真结果表明,该方法具有较高的计算精度和效率,并可应用于"局域共振子-夹层板"等复合结构的带隙特性研究。本文方法为局域共振型薄壁超材料的带隙求解提供了新的思路,丰富了声学超材料的振-声学理论,并为薄壁超材料的工程设计和优化提供了技术支撑。      

修正的变分迭代法在四阶Cahn-Hilliard方程和BBM-Burgers方程中的应用

变分迭代法是一种基于变分原理,具有高数值精度的数值格式,目前已广泛应用于各类强非线性孤立波方程的数值求解中.本文利用修正的变分迭代法对两类非线性方程进行研究.该格式是对原数值方法的一种改进,即在变分项前引入了参数h.通过定义误差函数的离散二范数并在定义域内绘出h-曲线,从而确定出使误差达到最小的h,再返回原迭代过程进行求解.同时,参数的引入也扩大了原数值解的收敛域,在迭代次数一定的情况下达到了数值最优.在数值实验中,将上述结果应用于四阶的Cahn-Hilliard方程和BenjaminBona-Mahoney-Burgers方程.对于四阶的Cahn-Hilliard方程,普通的变分迭代法绝对误差在10~(-1)左右,经过修正后,绝对误差降为10~(-4),而且修正后的方法扩大了原数值解的收敛域.对于Benjamin-Bona-MahonyBurgers方程,利用带有辅助参数的变分迭代法将数值解的精度提高到10~(-3),对真解的逼近效果优于原始的变分迭代法.此数值方法也为其他强非线性孤立波微分方程的数值求解提供了方法和参考.     

Optical soliton perturbation with spatio-temporal dispersion in parabolic and dual-power law media by semi-inverse variational principle

This paper studies the perturbed optical solitons with parabolic and dual-power law nonlinearities in presence of spatio-temporal dispersion. The semi-inverse variational principle is applied to extract an analytical 1-soliton solution to the governing equation. There are constraint conditions that naturally fall out for the existence of these solitons.     

移动边界问题的时空域正则区域迭代配点法

考虑热传导方程的移动边界问题,其定解区域随着时间而变化.构造一种时空域上的高精度数值算法求解1+1维移动边界问题.在时空域上假设一个初始移动边界位置,构成移动边界问题的不规则计算区域,选择一个适当的正则区域(矩形区域)完全覆盖所计算的不规则区域,在正则区域上利用移动边界约束条件和固定边界条件,采用时空域重心插值配点法求...     

Pull-in Instability Analysis of Nanoelectromechanical Rectangular Plates Including the Intermolecular,Hydrostatic, and Thermal Actuations Using an Analytical Solution Methodology

The current paper presents a thorough study on the pull-in instability of nanoelectromechanical rectangular plates under intermolecular, hydrostatic, and thermal actuations. Based on the Kirchhoff theory along with Eringen's nonlocal elasticity theory, a nonclassical model is developed. Using the Galerkin method(GM), the governing equation which is a nonlinear partial differential equation(NLPDE) of the fourth order is converted to a nonlinear ordinary differential equation(NLODE) in the time domain. Then, the reduced NLODE is solved analytically by means of the homotopy analysis method. At the end, the effects of model parameters as well as the nonlocal parameter on the deflection, nonlinear frequency, and dynamic pull-in voltage are explored.     

强非线性发展方程孤波近似解

研究了一个强非线性发展方程.利用变分原理，首先构造了相应的泛函.选取Lagrange乘子，再用广义变分迭代方法得到了孤波的任意次精度的近似解. 关键词： 发展方程 非线性 孤立子 近似方法     

基于变分方法的混沌系统参数估计

提出一种基于变分原理的估计混沌系统未知参数的方法,对以x= F(x,θ) 为控制方程的所有混沌系统具有普适性.首先将混沌系统方程引入到目标泛函中;接着利用变分原理导出了混沌系统的伴随方程和待辨识参数泛函梯度的通用公式;然后设计了估计混沌系统未知参数的算法;最后对典型的Lorenz混沌系统和超混沌Chen系统的未知参数进行了估计.数值仿真结果表明该方法是一种非常有效的估计混沌系统未知参数的方法. 关键词： 混沌系统 参数估计 变分方法 伴随方程     

一类量子等离子体类孤波的近似解析解

本文探讨了在一类量子等离子体系统,研究了该系统的非线性动力学扰动方程.利用改进的广义泛函变分迭代方法,求得了对应系统的类孤波近似解析解.     

磁化铁氧体材料电磁散射递推卷积-时域有限差分方法分析

根据递推卷积原理，将磁化铁氧体材料的频域磁导率过渡到时域，通过引入时域复数磁化率张量和时域复数磁感应强度矢量，提出了磁化铁氧体材料电磁散射的三维时域有限差分方法.为了验证该方法，用它计算了磁化铁氧体球的后向雷达散射截面，与文献结果符合很好.计算结果表明，该方法是分析磁化铁氧体材料电磁散射一种可行的方法. 关键词： 递推卷积 磁化铁氧体 电磁散射 时域有限差分方法