一种混合优化差分格式

优化差分格式一般用于计算气动声学和小尺度的湍流数值模拟,这类格式为了获取更好的短波分辨率通常牺牲了部分收敛精度.文章尝试结合最高阶精度格式与优化格式的特点,构造混合优化格式,提高优化格式的收敛精度以及谱分辨率.混合优化格式由模板上的最高阶精度格式与优化格式加权组合得到,权系数由当前模板上的值确定,这使得该格式为非线性格式.对于单色波问题,通过优化权的设计可大幅度减小相位误差.但是加权混合过程使得计算时间有所增加.数值计算证明了该格式的特点.      

对称TVD差分格式的构造及其应用

本文从ＧＣＩＲ差分格式出发，通过附加中心加权形式的反扩散流量，构造出一类具有二阶精度的对称型ＴＶＤ格式以及相应的一般形式的隐式格式，并针对双曲型方程组问题进行了讨论。同时文中还采用这类格式求解Ｅｕｌｅｒ方程，成功地数值计算了具有激波的流动问题。     

非定常隐式TVD格式的基本理论和验证

用于非定常问题的时间二阶精度的隐式TVD格式的理论多年来一直是个空白。本文按新的途径构造了一种时间二阶精度的隐式TVD格式,以发展了的手段证明了其为无条件(任意时间步长)TVD的,且限量因子Φ不受传统上界的限制,具体构造了这样的新的Φ。所得理论结果均为计算所验证,格式显示了良好的稳定性和分辨率。     

2阶精度时间后差隐式格式TVD充分条件

非定常流动问题计算中常用到含三个时间层的二阶精度时间后差隐式格式,并且希望构成TVD格式,然而理论上的问题多年一直没有解决。本文找到了解决办法,构造了这种类型的隐式TVD格式,证明了其为TVD的充分条件。理论结果为计算所验证,并表明通常未采取本文对时间差分处理方法的格式尚不具备TVD性质。     

一类迎风紧致差分格式全离散特性分析

采用Ｆｏｕｒｉｅｒ分析方法，通过显式多步Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ时间离攻一维线性对流方程，导出了一类高精度迎风紧致格式全离散色散关系式，详细分析了不同ＣＦＬ数下所研究差分格式的耗散、色散及相应的相速度、群速度等特性。以数值实验显示了格式较高的计算精度和分辨率。     

一种新的无矩阵运算的高效差分格式

本文提出了一种新的显、隐两步差分格式。该格式在构造显式和隐式差分步时,采用即时修正的思想,充分利用了ｎ＋１时刻点的信息值,从而可以加速边界信息在计算区域的传播速度;同时,在隐式步计算中,结合谱半径思想,简化了格式,完全避免了矩阵运算。通过对一维缩放喷管算例的计算表明,新格式可以减少 ３／４～１／２的计算时间,是一种高效的差分格式。     

一类演化方程的高稳定性的差分格式

考虑一类演化方程u_t=au∂_2k+1(其中a是常数,u∂_2k+1=∂^2k+1u/∂x^2k+1,k=1,2……)的有限差分解法。构造了两类具有高稳定性的显式差分格式。并用引入耗散项的方法建立了两类半显式差分格式,它们是无条件稳定的且可显式地进行计算。     

一种高精度差分格式

在微分－Ｔｈｏｍｐｓｏｎ变换结合时域有限差分技术计算复杂目标的电磁散射特性的方法中，差分格式的构造和选取与解的精度存在着密切关系。提出一种新的高精度差分格式，其数值实现进一步证实了该方法能精确模拟任意形状目标的电磁磁射过程。     

应用于知通量分裂格式的一类限制器函数

在对绕大纯头体三维有粘跨音速流场进行计算中，ｖａｎＬｅｅｒ知通量分裂格式加通常的顺函数，比如ｖａｎ Ａｌｂａｄａ，ｖａｎＬｅｅｒ和ｍｉｎｍｏｄ型的函数总是引起数值解的“漂移”现象。针对此问题设计了一类新限制器函数，从而数值解稳定收敛到定态解。证明了此类函数可保证格式的ＴＶＤ性质，而且除了在解的极值点附近格式具有二阶精度。     

非定常喷流有限差分方法数值试验

以欠膨胀自由喷流初期流动为例,采用Euler方程和Beam Warming TVD有限差分格式,对比分析了Beam WarmingAF方法,隐式亚迭代方法和简化Runge Kutta五步格式的非定常流场描述能力,结果表明:(1)隐式近似因式分解方法基本上可以描述非定常流动现象;(2)隐式亚迭代一阶时间精度格式会导致流场结构的变化,其精度可能是不足的;(3)隐式亚迭代二阶时间精度与简化Runge Kutta五步格式的计算结果一致,可以认为是计算非定常问题的适当方法.     

对流扩散方程的指数型摄动差分法

改进了作者所提出的对流扩散方程四阶指数型摄动差分格式,并阐明其在高Reynolds数适应性和节省计算量方面的显著优点。指数型摄动差分法经改进后具有较为简便的形式,克服了其他紧致高阶格式不能使用于高Reynolds数问题的致命弱点。文中针对计算流体力学的基本困难,作一至三维流动模型方程和自然对流传热问题的精细计算,且以双精制算法检验格式的四阶精度,表明摄动差分法能在较粗的网格下给出相当准确的结果,十分显著地节省计算机时,并对"激波"和"边界层"等高Reynolds数效应有极高的分辨能力。     

有限差分-有限元混合方法的隐式格式研究

利用文[1]提出的有限差分-有限元混合方法,给出一种新的有限元隐式格式,它避免了在传统有限元方法中采用隐式格式时需要求解大型带状稀疏矩阵以及存储量大等问题,同时利用差分法中近似因式分解方法和PuliamTH等人为避免块对角矩阵的求解提出的对角化技术,以期提高计算效率。     

三维定常问题的高阶紧致差分格式向非定常问题的推广

将已经建立的求解三维定常对流扩散方程的高阶紧致差分格式直接推广到三维非定常对流扩散方程的数值求解,时间导数项利用二阶向后欧拉差分公式,所得到的高阶隐式紧致差分格式时间为二阶精度,空间为四阶精度,并且是无条件稳定的.数值实验结果验证了本文方法的精确性和稳健性.     

径向对称非线性Schrdinger方程的守恒差分格式

对径向对称的非线性Schrdinger方程提出了一个新的守恒差分格式,这是一个三层格式,它不需迭代求解,因此提高了计算速度,同时也较好地保持了方程的两个守恒律。文中证明了格式的收敛性与稳定性,数值计算结果表明,该差分格式是有效的。     

高精度有限差分在湍流直接数值模拟中的应用

本文采用高精度有限差分法对矩形管道内充分发展湍流换热进行了直接数值模拟,湍流雷诺数Rer和普朗特数分别为400(Rem=6200)和0.71,压力泊松方程分别采用两种不同的离散格式(二阶和四阶中心差分离散).结果表明,同二阶中心差分格式相比,高精度有限差分可以在较少的网格下得到较好的结果;压力泊松方程采用四阶中心差分或二阶中心差分对计算结果的影响甚小,但采用二阶中心差分时,可以节省大量的计算时间.     

A NEW DIFFERENCE SCHEME WITH MULTI-TIME LEVELS

In view of making the best use of information coming from past observational data, a new difference scheme with multi-time levels (p>3) is suggested. Some mathematical characteristics of the scheme, which is called the retrospective scheme, are discussed. The numerical results of some examples show that the calculation accuracy of linear and nonlinear advection equations computed with the retrospective scheme is higher than that obtained via the leapfrog scheme. The scheme can be applied to many fields, such as meteorology, engineering physics, astronautics, environment and economy etc, where systematic observations are made normally.     

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。