不规则区域热传导问题无网格Petrov-Galerkin方法的数值模拟

无网格Petrov-Galerkin(MLPG)方法是一种真正的无网格方法,它利用节点计算待求量的插值函数,并利用高斯型求积公式在局部子域内进行数值积分.本文提出了一种有效的用于不规则区域的高斯型数值积分实施方法,通过数值研究表明:该方法能很好地处理不规则区域积分,其计算结果与基准解和FLUENT的计算结果吻合很好.     

热传导方程的一类无网格方法

构造求解热传导方程的一类无网格方法,只要选择好每个节点的适当的邻点集合,便可利用节点信息顺利进行计算.作为特殊情形,也可在各种结构或非结构网格上进行计算.在矩形或均匀平行四边形网格上进行计算时具有二阶精度,当在任意的不规则四边形或三角形网格上计算时仍然是守恒的和相容的,且至少具有一阶精度.作为数值试验,将该方法用于在不规则四边形网格上及四边形与三角形混合网格上求解二维非线性抛物型方程,并在不规则四边形网格上求解二维三温辐射热传导方程,均获得了较为理想的数值结果.     

二维MLSPH无网格方法

给出MLSPH无网格方法的控制方程、移动最小二乘近似、MLSPH守恒格式等,重点研究MLSPH守恒格式中MLS面积向量的数值求解方法,以提高求解的精度.对激波管问题和平面Noh问题进行模拟,得到较好的结果,确定用三次样条积分公式计算面积向量.     

二维二相不规则网格的油藏数值模拟

本文采用不规则网格的差分方法,对平面油水模型进行了数值模拟,并用IMPES方法计算了两个实例。例1的计算结果与精确解吻合良好,比Pedrosa的局部加密网格法使用的网格数少而且计算更简便。例2为矩形网格难以计算的问题,应用本文方法也得出了较好的结果。这表明本文的不规则网格差分方法是可靠而简便的,它可以有效地应用于复杂外边界和复杂地层结构的油藏模拟问题。     

耦合径向基函数与多项式基函数的无网格方法

耦合径向基函数和多项式基函数,形成一种新的近似函数.该近似函数对散乱分布的离散数据点进行逼近时,只需节点信息,不需要划分网格.详细描述了耦合近似函数的建立、属性、插值行为及其形函数和形函数导数的性质.最后引入修正变分原理和单位分解积分技术求解边值问题,并给出了计算实例,表明耦合径向基函数和多项式基函数是一种非常有效的方法.     

弹性力学的复变量无网格方法

在移动最小二乘法的基础上，提出了复变量移动最小二乘法.复变量移动最小二乘法的优点是采用一维基函数建立二维问题的逼近函数，所形成的无网格方法计算量小.然后，将复变量移动最小二乘法应用于弹性力学的无网格方法，提出了复变量无网格方法，推导了复变量无网格方法的公式.与传统的无网格方法相比，复变量无网格方法具有计算量小、精度高的优点.最后给出了数值算例. 关键词： 移动最小二乘法 复变量移动最小二乘法 无网格方法 弹性力学 复变量无网格方法     

非线性热传导方程MLPG/RBF-FD无网格数值模拟

结合无网格局部彼得洛夫-伽辽金(MLPG)方法和径向基函数有限差分(RBF-FD)无网格方法求解非线性热传导问题.MLPG方法属于弱式无网格方法,具有处理边界条件方便的优点,然而因其要做大量的插值、积分运算而计算效率偏低;RBF-FD无网格方法属于强式无网格方法,直接对微分算子进行数值离散,计算效率高,然而其边界条件的...     

带源参数的热传导反问题的无网格方法

利用无网格有限点法求带有源参数的一维热传导反问题，推导了相应的离散方程.与其他基于网格的方法相比，有限点法采用移动最小二乘法构造形函数，只需要节点信息，不需要划分网格，用配点法离散求解方程，可以直接施加边界条件，不需要在区域内部求积分，减小了计算量.用有限点法求解热传导反问题具有数值实现简单、计算量小、可以任意布置节点等优点.最后通过算例验证了该方法的有效性.     

势问题的径向基函数——局部边界积分方程方法

将基于径向基函数构造的具有插值特性的近似函数和局部边界积分方程方法相结合，建立了求解势问题的径向基函数——局部边界积分方程方法，推导了相应离散方程.与其他边界积分方程的无网格方法相比，本文方法具有数值实现过程简单、计算量小、精度高的优点，并可直接施加边界条件.最后通过算例说明了该方法的有效性. 关键词： 径向基函数 无网格方法 局部边界积分方程 势问题     

核距离函数无网格计算方法及其应用

现在，有效的仿真能力在快速可靠的产品设计，实验数据处理，新的物理模型的建立等方面是—个重要工具。可是，在处理高维、自由表面、非常不规则几何域、多尺度大变形问题时，划分和再划分网格非常费时费力，甚至无法运行。网格型有限元，有限体积，有限差分和边界元方法对这些高难度问题不是非常有效。最近十几年，无网格方法的研究开始得到广泛的重视。基于径向基函数的数值离散算法在它的基函数中运用距离变量，因而对任意高维复杂几何问题原则上可以运用无网格散点数据求解。该方法数学简单，运用和编程也很容易。但是，传统的欧几里得距离变量是各向同性的。因而，此方法长期仅被用于各向同性问题。此外，各种常用的径向基函数和偏微分方程没有明显的内在联系，其应用的效率和可靠性因问题而异。     

Local Collocation Approach for Solving Turbulent Combined Forced and Natural Convection Problems

An application of the meshless Local Radial Basis Function Collocation Method (LRBFCM) [22, 30–33] in solution of incompressible turbulent combined forced and natural convection is for the first time explored in the present paper. The turbulent flow equations are described by the low-Re number $k − ε$ model with Launder and Sharma [23] and Abe et al. [1] closure coefficients. The involved temperature, velocity, pressure, turbulent kinetic energy and dissipation fields are represented on overlapping 5-noded sub-domains through the collocation by using multiquadrics Radial Basis Functions (RBF). The involved first and second order partial derivatives of the fields are calculated from the respective derivatives of the RBF's. The involved equations are solved through the explicit time stepping. The pressure-velocity coupling is based on Chorin's fractional step method [11]. The adaptive upwinding technique, proposed by Lin and Atluri [27], is used because of the convection dominated situation. The solution procedure is represented for a 2D upward channel flow with differentially heated walls. The results have been assessed by achieving a reasonable agreement with the direct numerical simulation of Kasagi and Nishimura [20] for Reynolds number 4494, based on the channel width, and Grashof number 9.6 × 10⁵. The advantages of the represented mesh-free approach are its simplicity, accuracy, similar coding in 2D and 3D, and straightforward applicability in non-uniform node arrangements.     

Determination of an Extremal in Two-Dimensional Variational Problems Based on the RBF Collocation Method

This paper introduces a direct method derived from the global radial basis function (RBF) interpolation over arbitrary collocation nodes occurring in variational problems involving functionals that depend on functions of a number of independent variables. This technique parameterizes solutions with an arbitrary RBF and transforms the two-dimensional variational problem (2DVP) into a constrained optimization problem via arbitrary collocation nodes. The advantage of this method lies in its flexibility in selecting between different RBFs for the interpolation and parameterizing a wide range of arbitrary nodal points. Arbitrary collocation points for the center of the RBFs are applied in order to reduce the constrained variation problem into one of a constrained optimization. The Lagrange multiplier technique is used to transform the optimization problem into an algebraic equation system. Three numerical examples indicate the high efficiency and accuracy of the proposed technique.     

A Boundary Meshless Method for Solving Heat Transfer Problems Using the Fourier Transform

Fourier transform is applied to remove the time-dependent variable in the diffusion equation. Under non-harmonic initial conditions this gives rise to a non-homogeneous Helmholtz equation, which is solved by the method of fundamental solutions and the method of particular solutions. The particular solution of Helmholtz equation is available as shown in [4, 15]. The approximate solution in frequency domain is then inverted numerically using the inverse Fourier transform algorithm. Complex frequencies are used in order to avoid aliasing phenomena and to allow the computation of the static response. Two numerical examples are given to illustrate the effectiveness of the proposed approach for solving 2-D diffusion equations.     

径向基函数及其耦合方法在电磁场数值计算中的应用

针对带电导体附近急剧变化的位函数和场函数这一难于处理的边界条件,将小波函数的紧支撑特性和全域径向基函数(RBF)的高精度逼近能力相结合,提出电磁场边值问题求解的耦合方法并应用于接地金属槽/箱的数值计算中;将径向基函数无网格方法引入波导本征值的计算中,给出其求解本征问题的思路,建立相应的离散方程,分析矩形、圆形和脊形波导的本征值并与有限元方法进行比较.数值仿真实验表明,径向基函数及其耦合方法在分析电磁场边值和本征值问题时是有效的且具有实现简单、节点少和精度高的优势.     

Propagation of premixed laminar flames in 3D narrow open ducts using RBF-generated finite differences

Laminar flame propagation is an important problem in combustion modelling for which great advances have been achieved both in its theoretical understanding and in the numerical solution of the governing equations in 2D and 3D. Most of these numerical simulations use finite difference techniques on simple geometries (channels, ducts, ...) with equispaced nodes. The objective of this work is to explore the applicability of the radial basis function generated finite difference (RBF-FD) method to laminar flame propagation modelling. This method is specially well suited for the solution of problems with complex geometries and irregular boundaries. Another important advantage is that the method is independent of the dimension of the problem and, therefore, it is very easy to apply in 3D problems with complex geometries. In this work we use the RBF-FD method to compute 2D and 3D numerical results that simulate premixed laminar flames with different Lewis numbers propagating in open ducts.     

三维粗糙面电磁双站散射的直接型区域分解计算

提出三维粗糙面双站电磁散射的直接型有限元-区域分解方法.首先建立含有迭代Robin边界条件(IRBC)的区域分解法耦合模型,再用内视法导出高度稀疏分块的分区耦合矩阵,之后给出缩减耦合矩阵带宽的子区域排序方法和IRBC的FFT加速算法.用有限元-完全匹配层和未分区的有限元-IRBC方法验证数值结果.     

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...     

共轭梯度法求解多宗量瞬态热传导反问题

提出瞬态热传导反问题中热物性参数和边界条件多宗量反演的一般数值求解模式,导出了敏度计算公式,并用共轭梯度法求解,探讨了测点数目、测量误差和变量初值对反演结果的影响,并进行了数值验证.     

复合外场中磁光材料(BiTm)_3(FeGa)_5O_(12)薄膜畴壁运动特性的研究

通过对 (BiTm) 3 (FeGa) 5O12 膜施工加低频交变磁场 ,匀速率增加的直流磁场和同时对该膜施加这两种磁场 (复合外场 ) ,用照相划线读数方法和通过电荷耦合器件 (CCD) 计算机作数字化处理获得磁畴壁 (DW)的相对百分数。结果表明 :( 1 )复合外场下DW运动规律中存在交互作用项 ;( 2 )低频交变磁场幅值 ( 1 4 0A/m)远低于等效阻力场 ( 1 0 3 A/m)时 ,DW可以运动 ,但不同步 ,频率大于 1Hz时明显滞后 ,( 3 )利用图像转换有利于提高实验结果的分辨率。