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.     

非线性渗流耦合系统的数值方法及其应用

对非线性二相渗流耦合系统提出修正迎风分数步差分格式,利用变分形式、归纳法假定、高阶差分算子的分解、微分方程的先验估计理论和技巧,得到收敛性的最佳阶误差估计．该方法已成功应用于防治海水入侵主要工程后效预测与调控模式的生产实践中．     

非线性多层渗流系统的数值方法及其应用

对多层非线性渗流系统提出适合并行计算的迎风分数步差分格式，利用变分形式、能量方法、差分算子乘积交换性、高阶差分算子的分解、先验估计的理论和技巧，得到收敛性的最佳阶的误差估计．该方法已成功的应用到油资源渗流力学运移聚集数值模拟的生产实际中．     

三维非线性对流扩散问题的数值方法在渗流力学的应用

对三维非线性对流扩散问题提出一类适合并行计算的二阶迎风分数步差分格式,采用分数步技术,将三维问题化为连续解3个一维问题计算．利用变分形式、能量方法、差分算子乘积交换性、高阶差分算子的分解、微分方程先验估计的理论和技巧,得到收敛性的最佳阶的误差估计．该方法已成功的应用油资源运移聚集渗流力学数值模拟计算、海水入侵预测和防治的工程实践中．     

超声波测速仪的计算流体力学数值模拟研究

超声波测速仪是一种利用超声波发射接收装置,通过发射接收时间来计算来流速度的一种仪器装置.目前国内许多研究都关注在如何消除测速仪的测量误差上,对于模型结构对测量风场的影响研究较少.为了考察测速仪的测量精度,本研究以模型结构对测量区域风速的影响作为关注的重点,采用计算流体力学方法模拟了从低速到高速的不同来流风速下的绕流流场,计算出位于测速仪中心区域的速度分布和不同截面上的平均速度,以判断测速仪模型结构对中心测量区域风速的影响程度.该研究结果表明在测速探头平面内测量到的速度值,无论在低速和高速时均最为准确.采用计算流体力学数值模拟方法可为今后的测速仪模型设计和改造提供准确的依据.     

油水渗流动边值问题的迎风差分方法

可压缩可混溶油、水渗流动边值问题的研究,对重建盆地发育中油气资源运移、聚集的历史和评估油气资源的勘探与开发有重要的价值,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.对二维有界域的动边值问题提出一类新的迎风差分格式,应用区域变换、变分形式、能量方法、差分算子乘积交换性理论、高阶差分算子的分解、微分方程先验估计的理论和技巧,得到了最佳误差估计结果.该方法已成功应用到油资评估的数值模拟中.它对这一领域的模型分析,数值方法和软件研制均有重要的价值.     

分数阶微分方程的理论和数值方法研究

分数阶偏微分方程的研究有很长的历史,并在最近十多年得到快速发展.相比极为有限的理论成果,数值方法的研究成果已经相当丰富,几个国际研究团队对此作出了贡献.本文旨在对分数阶微分方程的理论与数值方法研究成果做个简要的评价,聚焦总结评述与高阶方法发展密切相关的研究.主要内容为讨论最基本的三类方程:时间分数阶扩散方程、空间分数阶扩散方程、以及时空分数阶扩散方程的理论进展和数值方法研究在最近十年取得的结果.我们还有针对性地选择一些算例,用以说明几个重要方法的精度和有效性.     

分数积分的一种数值计算方法及其应用

提出了一种只需要存储部分历史数据的分数积分的数值计算方法,并给出了误差估计。这种方法可对包含分数积分和分数导数的积分-微分方程进行较长时间的数值计算,克服了存储全部历史数据的困难,并能对计算误差进行控制。作为应用,给出了具有分数导数型本构关系的粘弹性Timoshenko梁的动力学行为研究的控制方程,利用分离变量法讨论梁在简谐激励作用下的动力响应,然后用新提出的数值方法对控制方程进行数值计算,数值计算结果和理论结果进行了比较,它们比较吻合。     

三维动边值问题的迎风差分方法

可压缩可混溶油、水三维渗流动边值问题的研究,对重建盆地发育中油气资源运移、聚集的历史和评估油气资源的勘探与开发有重要的价值, 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. 该文对有界域的动边值问题提出一类新的二阶修正迎风差分格式, 应用区域变换、 变分形式、能量方法、差分算子乘积交换性理论、高阶差分算子的分解、微分方程先验估计的理论和技巧, 得到了最佳 $l^2$ 误差估计结果. 该方法已成功应用到油资评估的数值模拟中. 它对这一领域的模型分析, 数值方法和软件研制均有重要的价值.     

流体运动稳定性方程组椭圆特性的分析与应用

利用抛物化稳定方程(PSE)特征分析得知,原始扰动量的线性和非线性PSE整体来说为抛物型.利用PSE的次特征分析证明,对速度U,在亚音速和跨音速区,线性PSE分别为椭圆型和双曲-抛物型;对速度U+u,在亚音速和跨音速区,非线性PSE分别为椭圆型和双曲-抛物型(其中,U和u分别为主流方向的扰动和未扰流速度分量).结论表明,流体运动稳定性方程组的"抛物化"简化,仅把信息的对流扩散传播抛物化,而保留了信息的对流扰动传播特性,PSE实质上是扩散抛物化稳定性方程组.根据特征次特征理论提出了消除PSE剩余椭圆特性的方法,所得结论对线性PSE已有结论一致,并给出了Mach数的影响.同时,进一步给出了消除非线性PSE的剩余椭圆特性的方法.     

流体流动中波状游动平板最优运动的数值方法

提出了一种求解波状游动平板最优运动方式的优化方法．最优化问题表述为固定推力的条件下,使得输入功率最小．由于存在不可见模态,使得该问题具有奇性,用通常的Lagrange乘子法计算得到的可能不是最优解,而是一个鞍点值．为了消除这一奇性,增加了一个关于幅值的不等式约束,并利用逐步二次规划的优化方法求解该问题．将该方法运用到二维和三维的波动板的几个例子上,获得了最优解．     

A Generalized Lyapunov-Sylvester Computational Method for Numerical Solutions of NLS Equation with Singular Potential

In the present paper a numerical method is developed to approximate the solution of two-dimensional Nonlinear Schrdinger equation in the presence of a singular potential. The method leads to generalized Lyapunov-Sylvester algebraic operators that are shown to be invertible using original topological and differential calculus issued methods. The numerical scheme is proved to be consistent, convergent and stable using the Lyapunov criterion, lax equivalence theorem and the properties of the generalized Lyapunov-Sylvester operators.     

二维流体力学变分通用公式

推导得到了二维流体力学变分通用公式,该公式适用于任何二维守恒型流体力学方程,得到的泛函受约于所谓的参数约束方程(控制方程中各参数间的相互关系式)。消除参数约束,我们可以十分方便地从通用公式导得广义变分原理。几个实例证明这种方法是有效的、简单的,并具有普遍的意义。     

计算力学中的静力衰减

本文在计算力学范围内证明了,平衡力系的影响,由近及远按矩阵连分式的规律衰减.该衰减往往不慢于,但并非总是不慢于指数衰减或幂次衰减.本文结果可用于估计某些简化假定在计算中引入的误差.