二维边界层方程的迭代求解

针对二维边界层方程,提出了分析积分迭代法.首先将该方法应用于Blasius方程和Falkner-Skan方程的求解,数值计算结果稳定,计算精度高;然后对外部有势流不能达到自相似要求、必须二维求解的二维层流边界层问题,在分析积分迭代法中加上计算力学的松弛迭代法,形成了一套有效的算法.数值结果表明该方法用于层流边界层的计算是很有效的.     

考虑剪切效应时压杆临界载荷的新数值方法

熟知,计入剪切效应时压杆临界载荷的求解归为某些常微分方程的特征值问题,本文提出一种求解该种问题的新数值方法.此种方法的思想是基于将特征值问题转化为同一方程的初值问题,要点为:(1)首先在积分始端取一个补充的初值,(2)又取一个暂设的特征值,(3)数值求解此微分方程的一个初值问题,(4)多次试凑和改变暂设特征值,让终端条件得到满足.数值算例已在文中给出.     

弹性-蠕变体理论的广义变分原理

在应力和应变成线性关系时,应用弹性-蠕变体理论于具体工程问题一般归结为求解第二类伏尔泰勒积分方程或一组积分-微分方程,或化为求解一组变系数微分方程.当应力与应变为非线性关系时,常归结为求解非线性积分方程,或化为求解一组非线性变系数微分方程.这在数学上都将遇到很大困难,因而往往都用数值解法.这样,寻求有足够精度的近似解成为十分必要.另一方面,或许是更重要的,这就是用有限元法来求解蠕变问题.与弹性理论有限元问题相似,在有限元中引入广义变分原理将大大地促进有限元法的发展,本文将为这两方面提供条件.     

绕侧滑翼三维可压缩湍流边界层计算

本文从广义曲线坐标运动方程出发,以及根据Head的二维牵引理论(entrainment theory)模型导出沿侧滑翼法向翼剖面表面曲线的三维可压缩湍流边界层运动方程组。通过矩阵变换得到具有初值问题的常微分方程组的典型形式,用数值方法求解。 利用Thompson和MacDonaId关于侧滑翼前缘附着线(attachment linc)上的绕流计算结果作为求解微分方程组的初值。 本文方法可计算出边界层分离位置,各种边界层厚度,壁面摩擦应力,描绘出壁面流线与边界层边缘流线间的差异。 典型算例表明本文方法与实验结果符合得很好。     

基于平均值定理和点积分方案的自然单元法及其程序实现

自然单元法是一种基于自然邻接点插值求解偏微分方程的无网格数值方法.它使用Voronoi图或Delaunay三角形作为背景积分网格,使用几何测度构造插值点形函数并形成刚度矩阵.平均值定理定义在未知函数定义域内任何球心(或圆心)的值等于球面(或圆周)上值的平均或加权平均,对于未知函数所满足的平衡方程是充分必要的.因此用平均值定理和点积分方案将求解域内平均应变值由散度定理转化为区域周界上的环路积分,改进传统的积分格式.算例表明,这一积分方案能进一步精简计算量和提高计算效率,是一种自适应的数值计算方法.     

Burgers方程的小波精细积分算法

求解偏微分方程的常用方法包括有限差分法、有限元法等。近年来,小波分析在偏微分方程数值求解中的应用已引起很多学者的关注,例如采用Daubechies小波或shannon小波构造的小波配置方法已经取得较好的结果。钟万勰院士提出的偏微分方程的子域精细积分方法是一种半解析方法,方法简单,精度高。将小波方法和精细积分方法相结合应用于偏微分方程的数值求解中将有利于提高算法的精度和稳定性,为此本文以Burgers方程为例,提出了一种求解一维非线性抛物型偏微分方程的小波精积分方法。该方法用拟小波配点法对空间域进行离散,建立起对时间的常微分方程组,然后采用精细时程积分方法对该方程组求解。数值计算结果表明,该方法同其它方法相比,具有计算格式简单,数值稳定性和精度较高的优点。     

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在风力机风轮空气动力学计算中出现一叶片径向环量分布积分方程的求解问题. 方程中的 被积函数包含待求环量的导数, 是个积分-微分方程. 给出该方程的合理解法，以获取较准确的风轮气动特性. 文中先简述了该积分-微分方程的来源. 继而给出其两种数值解法及被积函数奇异性的处理方 法. 最后将所给方法的气动计算结果与其它方法的结果作了比较，以说明所给方法的有效性. 同时还指出其不足并给出改进的预想方法.     

梁的刚度及弯矩突变时的差分处理

积分等解析方法求梁挠度的基本方程是挠曲线近似微分方程(?)=M/El,因此无论是 M 还是 El 突变,都将使(?)出现不连续性问题.本文将考虑(?)的不连续性问题,导出求解挠度的一般中央差分方程.     

梁的刚度及弯矩突变时的差分处理

<正> 积分等解析方法求梁挠度的基本方程是挠曲线近似微分方程(?)=M/El,因此无论是 M 还是 El 突变,都将使(?)出现不连续性问题.本文将考虑(?)的不连续性问题,导出求解挠度的一般中央差分方程.     

一维定常对流——扩散方程的弧长参数法

为了求解大Peclet数下的一维定常对流—扩散方程的两点边值问题,本文提出了一种以解曲线的弧长为参数的数值解法,成功地应用初值问题的打靶方法(单段或多段)解决了边界层型、激波型和气袋型等困难问题的数值计算问题.所得到的数值结果与精确解符合得相当满意,从而为奇摄动型常微分方程的两点边值问题的数值解提供了一种新的方法.     

含灰气体绕半无限平板流动的层流边界层

本文直接把正则扰动理论应用于含灰气体边界层方程,得到了平板前缘和下游的级数解。所得的级数解的系数满足一系列常微分方程,文章分析了这些方程的耦合性质以及求解上的困难,并对一些情况以图表形式给出了级数解;利用这些图表能方便地求出含灰气体在平板表面产生的摩擦和热流.由于选择了合理的松弛长度和粘性系数规律,本文克服了前人求解上的缺陷,应用范围更为广泛。同时,本文在数学上给出了求解两重耦合常微分方程组两点边值问题的一种数值方法。     

寻求含孔洞薄板弯曲基本解的一般方法

1 引言用边界元法求解含孔薄板弯曲问题时,若采用通常的基本解作为积分方程的核函数,孔洞也必须作为离散的边界来处理.如果找到一种基本解,使之对孔洞边界条件自然满足,就可以避免沿孔洞边界的积分,而只剩下沿边界的积分,使数值处理大为简化.为此,本文运用的复变函数方法,给出了寻求含自由孔洞薄板弯曲基本解的一般方法.这一工作在理论上和应用上都是很有意义的.2 基本方程不含孔洞无限大薄板弯曲的基本解为v~0(P,Q)=(1/(8πD))r~2lnr (1)表示无限大板中P 点作用一单位力在Q 点引起的挠度,r 数与Q 两点间的距离,D 是弯     

三维势流场的比例边界有限元求解方法

比例边界有限元法(SBFEM)是线性偏微分方程的一种新的数值求解方法。该方法只对计算域边界利用Galerkin方法进行数值离散,相对于有限元方法(FEM)减少了一个空间坐标的维数,而在减少的空间坐标方向利用解析方法进行求解;相对于边界元法(BEM),比例边界有限元方法不需要基本解,避免了奇异积分的计算,所以它结合了有限元和边界元方法的优点。本文建立了利用比例边界有限元法求解三维Laplace方程的数值模型并用于计算三维物体周围的水流场,将计算结果与解析解和边界元方法进行了对比,结果表明此方法可以很好地模拟水流场,且具有较高的计算精度。     

表面有吸吮的旋转圆盘上的层流边界层问题的新解法

本文用文献[3]的摄动法求解有吸吮的旋转圆盘上的层流边界层方程.传统地方法是把边界层方程中的非线性项按边界层的厚度平均.按照本文的方法得到的计算摩擦力矩系数的公式(4.4)十分简单、与传统方法得到的相应公式相比较,当吸吮参量甚大时,二者十分符合.     

一种改进格林元方法及在渗流问题中的应用

采用格林公式和基本解推导出直接边界积分方程来求解渗流问题.边界积分方程数值离散基于格林元方法(Green element methond),改进了原方法中压力和压力导数的求解方法,命名为混合边界元方法(Mixed boundary element method).相较于格林元类方法,该方法显式考虑了求解节点的外法向流量值和压力值,并使求得的数值解在求解区域上能够连续,符合实际的物理过程,在不增加额外未知数的情况下提高了计算精度.分析了不同网格类型对模拟计算结果的影响,并对稳定渗流问题、非稳定(瞬态)渗流问题和非稳态问题进行了实例计算,结果显示改进方法提高了计算精度,并对各类渗流问题有较好的适应性.     

结构动力方程的精细与差分耦合时程积分法

提出一种将精细积分法与Newmark-β法耦合起来的结构动力学时程积分方法．该方法通过引入Newmark-β法的基本假设，将加速度分量从动力学方程中消去，动力学方程由二阶常微分方程组变为一阶常微分方程组，然后再用精细积分法进行逐步积分．与直接应用精细积分法相比，方程的个数可以减少一半．该文对这种方法进行了理论推导和算例验证，表明了该方法在结构动力分析中的有效性．     

欧拉微分式的一种简化方法

欧拉微分式的一种简化方法冯贤桂（重庆大学，重庆６３００４４）在材料力学和弹性力学中平面极坐标问题的求解及轴对称问题的计算，常常遇到欧拉微分方程的求解．例如，轴对称厚壁圆筒的位移法求解的基本方程为￣［１］圆形薄板轴对称弯曲位移法基本方程￣［２］方程（１...     

欧拉微分式的一种简化方法

欧拉微分式的一种简化方法冯贤桂（重庆大学，重庆６３００４４）在材料力学和弹性力学中平面极坐标问题的求解及轴对称问题的计算，常常遇到欧拉微分方程的求解．例如，轴对称厚壁圆筒的位移法求解的基本方程为￣［１］圆形薄板轴对称弯曲位移法基本方程￣［２］方程（１...     

含高阶余项的非线性动力系统数值计算法

建立了一种求解非线性动力系统高精度数值计算的新方法,重构了等价的非线性动力系统方程,该方程考虑了非线性函数的任意高阶项,并给出了该方程的Duhamel积分表达式,在时间步长内用Newton-Raphson法进行数值迭代求解,该方法能连续满足微分方程而不只是在离散的步长端点满足方程,从而打破了传统的Euler型有限差分法。计算实例表明,该方法计算精度高于传统的Runge-Kutta,Newmark-β和Wilson-θ等方法。     

功能梯度材料涂层半空间的轴对称光滑接触问题

求解了功能梯度材料涂层半空间的轴对称光滑接触问题,其中梯度层剪切模量按照线性变化,利用Hankel积分变换方法求解微分方程,将问题化为具有Cauchy型奇异核的积分方程.数值方法求解表明:功能梯度材料涂层半空间在刚性柱形压头和球形压头作用下,接触表面分布应力,接触半径以及最大压痕受材料梯度效应的影响较大.