Hybrid-Trefftz有限元法的研究进展

系统概述了Ｈｙｂｒｉｄ Ｔｒｅｆｆｔｚ有限元法及其在弹性力学中的应用．该单元模型由于在插值函数上的灵活选择性使其比普通有限元能更有效地处理局部效应问题,如孔洞,集中荷载等．通过适当选择单元插值函数可构造出高精度的ｐ－扩展元和一系列满足特殊条件的新单元,以在同等条件下提高计算精度     

固体非傅立叶温度场的时域间断Galerkin有限元法

运用时域间断Galerkin有限元法[1],对高频非傅立叶热波动问题[2-3]进行分析。其主要特点是:取温度及温度的时间导数为基本未知量,对其分别进行3次Hermite插值和线性插值。在保证节点温度自动保持连续的基础上,温度的时间导数在离散时域存在间断。数值结果表明所提出的方法能够滤掉虚假的数值震荡,能够良好地模拟固体中的非傅立叶热波动行为。     

叶轮机内部流场的修正Taylor—Galerkin（MDTGFE）有限元法

首先改进了ＴＧＦＥ的基本假设考虑前后时间步之间的非线性效应，对流函数－涡量方程进行有限元离散，得到了修正Ｔａｙｌｏｒ－Ｇａｌｅｒｋｉｎ算法的有限元离散公式。采用这种方法，我们计算了后台阶绕流流动。另外，还用本方法的思想计算了叶轮机内部准三元流动。     

ALE迎风有限元法研究进展

综述了ALE描述方法及ALE描述下的运动学关系, 介绍了流体力学中运动边界的ALE追踪方法; 对在解决带自由液面复杂流动问题中与ALE技术密切相关的网格生成和自动更新技术给出了简要概述并讨论了3种不同的网格生成与自动更新方法, 讨论了用经典的有限元方法模拟带自由液面液体流动问题时非物理振荡产生的原因并分析了两种消除非物理振荡的途径, 重点讨论了迎风格式并详述了迎风有限元的发展, 评述了几种将ALE描述和迎风格式相结合的ALE迎风有限元法的最新进展, 并展望了该领域进一步研究的方向.      

实验流体力学的粒子成像技术

<正> 1 引言 现代实验流体力学的一个重大成就是,发明并发展了整个标量场和矢量场的瞬态测量技术.这些技术包括测量标量的层析摄影干涉测量法(tomographic interferometry)(Hessetink1988)和平面激光诱发荧光法(Hassa et al 1987),以及测量速度场的核磁共振成像法(Leeet al 1987),平面激光诱发荧光法,激光散斑测速法,粒子跟踪测速法,分子跟踪测速     

Galerkin meshless methods based on partition of unity quadrature

Introduction Meshlessmethodsarenewmethodsofnumericalcomputationwhichhavebeendeveloped rapidlyinrecentyears.Inthesemethods,onlynodesareneeded,meshinformationistotally unnecessary.Thiscanavoidorpartlyavoidthedifficultyofmeshgeneration.Duetohigh accuracyandstability,Galerkinmeshlessmethodsareappliedbroadly,butitisunavoidable tocomputetheintegrationoverthewholephysicaldomaininGalerkinweakform,whichisa greatchallengeforGalerkinmeshlessmethodsbecauseoftheabsenceofmesh.TocarryouttheintegrationinGal…     

一种新型随机有限元法

将Legendre积分法应用于随机结构的有限元分析,针对多随机变量非线性问题,建立基于Legendre积分法的随机有限元算法及列式。选择不同的Legendre积分点数目进行算例分析,并用Monte-Carlo法的计算进行对比,考察该方法的有效性。计算结果显示,单随机变量问题在很少样本点的情况下,一阶矩、二阶矩既有较高的精度,在选点数较多时,多随机变量问题的一阶矩、二阶矩也有足够的精度。考虑到计算上有很高的效率,该方法在随机有限元的计算上具有一定的价值。     

计算流体力学中的间断Galerkin方法述评

间断Galerkin （DG）方法结合了有限元法（具有弱形式、有限维解和试验函数空间）和有限体积法（具有数值通量、非线性限制器）的优点,特别适合对流占优问题（如激波等线性和非线性波）的模拟研究,本文述评DG 方法,强调其在计算流体力学（CFD）中的应用,文中讨论了DG 方法的必要构成要素和性能特点,并介绍了该方法的一些最近研究进展,相关工作促进了DG 方法在CFD 领域的应用,     

结构分析中的刚体有限元法

本文给出了KAWAI教授的RBSM(刚体-弹簧模型)的数学解释。传统的以位移法为基础的有限元数值解中,其应力精度低于位移精度,而这里的刚体有限元法(RBFEM)给出的应力精度不会低于甚至高于位移精度,此外,RBFEM大大地减小了总刚的半带宽及体积,因而大幅度地降低了计算量。本文用刚体有限元法进行了静力分析、热应力分析、极限分析和安定分析,得到了相当满意的结果。刚体有限元法以其缩减的计算量及提高的应力精度,可以有利于结构分析,特别是非线性问题的数值解。     

冲击载荷作用下结构动态响应分析的罚函数有限元法

基于罚函数法，根据接触－冲击问题的边界条件，运用双线性参数法推导出用有限元模拟三维接触－冲击问题的具体算法，并对杆和梁在冲击载荷下的动态响应进行了仿真分析，取得较好计算结果。     

超级有限元法及其在结构工程中的应用

本文探讨一种基于半连续半离散思想，适用于复杂结构（如高层框架、剪力墙、桁架、网架等结构系统）工程分析的超级有限元，其结构数值分析是按连续体进行，但又按单个构件进行有限元计算。这种按整体系统进行离散所获得的单元内部包含众多构件，有别于一般常见的实体有限元，称为“超级有限元”。这种方法自由度数比一般有限元法少很多，又与单元内部所含构件数多少无关，并可求取结构内每个构件的内力值。     

Legendre积分法在随机有限元法中的应用

将Legendre积分法应用于随机结构的有限元分析,针对非线性问题,建立基于Legendre积分法的随机有限元列式。选择不同的Legendre积分点数目进行算例分析,并用Monte—Carlo法的计算进行对比研究,考察该方法的有效性。计算结果表明本文提出的Legendre积分随机有限元有很高的计算效率,在精度上,较少的积分点在一阶矩、二阶矩计算上即有较高的精度,在积分点数较多时,三阶矩、四阶矩也有较高的精度。     

流体力学预解分析方法研究进展

线性稳定性分析长期以来是揭示复杂流动机理的重要手段, 通过求解流动线性化算子的特征值问题获得流动的直接模态及其频率、增长率等信息. 然而其仅能描述系统微幅扰动随时间的指数发展, 无法捕捉系统受迫和响应特征. 预解分析从线性输入/输出动力学系统出发, 通过提取流动系统受谐波激励的强迫/响应模态及其增益, 捕捉系统关于不同频率扰动的受迫模式和能量放大效应. 该方法建立了流动对外激励的空间敏感性和对应响应的空间模式分析的统一框架, 对复杂流体动力学问题的分析、建模和控制有很强的应用潜力. 文章针对预解分析方法展开了全面综述: 首先介绍了预解分析理论框架、实现难点与改进方法, 讨论了预解增益和模态的物理意义; 同时, 从基础假设、数学理论、算法流程以及物理含义等方面对比了线性稳定性分析和预解分析算法, 并给出了两者在一定条件下的联系; 进一步展示了预解分析在揭示流动机理、建立低维模型以及指导流动控制等方面的研究成果; 最后通过Ginzburg-Landau方程和方柱绕流问题, 展示了预解分析在动力学系统特征提取上的应用潜力. 在此基础上, 针对现有研究的不足和困难, 讨论了预解分析方法在改进算法、非线性系统分析、流动控制等方面的未来研究方向.

     

弹塑性结构安定下限分析的无网格局部Petrov-Galerkin法

将基于Voronoi结构的无网格局部Petrov-Galerkin法与减缩基技术相结合,建立了一种安定下限分析的新方法.为了克服移动最小二乘近似难以准确施加本质边界条件的缺点,采用了自然邻近插值构造试函数.通过引入基准载荷域上载荷角点的概念,消除了安定下限分析中由时间参数所引起的求解困难.利用减缩基技术,将安定分析问题化为一系列未知变量较少的非线性规划子问题.在每个非线性规划子问题中,自平衡应力场由一组带有待定系数的自平衡应力场基矢量的线性组合进行模拟,而这些自平衡应力场基矢量可应用弹塑性增鼍分析中的平衡迭代结果得到.算例结果汪明了提出的分析方法的有效性.     

Fractional four-step finite element method for analysis of thermally coupled fluid-solid interaction problems

An integrated fluid-thermal-structural analysis approach is presented. In this approach, the heat conduction in a solid is coupled with the heat convection in the viscous flow of the fluid resulting in the thermal stress in the solid. The fractional four-step finite element method and the streamline upwind Petrov-Galerkin (SUPG) method are used to analyze the viscous thermal flow in the fluid. Analyses of the heat transfer and the thermal stress in the solid are performed by the Galerkin method. The second-order semiimplicit Crank-Nicolson scheme is used for the time integration. The resulting nonlinear equations are linearized to improve the computational efficiency. The integrated analysis method uses a three-node triangular element with equal-order interpolation functions for the fluid velocity components, the pressure, the temperature, and the solid displacements to simplify the overall finite element formulation. The main advantage of the present method is to consistently couple the heat transfer along the fluid-solid interface. Results of several tested problems show effiectiveness of the present finite element method, which provides insight into the integrated fluid-thermal-structural interaction phenomena.     

热流体力学及其应用

热流体力学是一门涉及传热学、流体力学和热力学的交叉学科,并把重点放在讨论热过程对流体流动的影响。它由5部分组成:①热阻力。在某些情况下热阻力的存在对通道中的流体流量和换热系数有重大影响。借助于热阻力系数的定义和分析表达式,不仅可以预示单相通道流中的压力降,而且能用简便的方法预示气-液两相通道流中的压力降和临界热流。②热绕流。运用“虚质量源”和“热偶极子”的概念,对热绕流现象进行了分析和数值研究。它可在热除尘、粒子样品收集和热设备中流量分配等方面获得广泛的应用。③热驱动。不仅在重力场中,而且在如离心力场、表面张力场和电磁力场中也存在着热驱动流。着重讨论了流体运动的起因及其带来的后果,它包括环境污染、传热强化和同位素分离系数的提高等,④热不稳定性。重点讨论了热不稳定性的物理机理。用各种动力学方法所得到的流动不稳定性的临界准则对材料加工、热减阻、水源热污染等都是十分重要的。⑤热优化。研究了基于熵产生最小(热力学第二定律)为目标函数的流动和传热过程的优化。探讨了在一定条件下热力学第一定律效率和第二定律效率的内在联系。     

超级有限元法及其在结构工程中的应用

本文探讨一种基于半连续半离散思想，适用于复杂结构（如高层框架、剪力墙、桁架、网架等结构系统）工程分析的超级有限元，其结构数值分析是按连续体进行，但又按单个构件进行有限元计算。这种按整体系统进行离散所获得的单元内部包含众多构件，有别于一般常见的实体有限元，称为“超级有限元”。这种方法自由度数比一般有限元法少很多，又与单元内部所含构件数多少无关，并可求取结构内每个构件的内力值。     

热流体力学及其应用

热流体力学是一门涉及传热学、流体力学和热力学的交叉学科,并把重点放在讨论热过程对流体流动的影响。它由5部分组成:①热阻力。在某些情况下热阻力的存在对通道中的流体流量和换热系数有重大影响。借助于热阻力系数的定义和分析表达式,不仅可以预示单相通道流中的压力降,而且能用简便的方法预示气-液两相通道流中的压力降和临界热流。②热绕流。运用“虚质量源”和“热偶极子”的概念,对热绕流现象进行了分析和数值研究。它可在热除尘、粒子样品收集和热设备中流量分配等方面获得广泛的应用。③热驱动。不仅在重力场中,而且在如离心力场、表面张力场和电磁力场中也存在着热驱动流。着重讨论了流体运动的起因及其带来的后果,它包括环境污染、传热强化和同位素分离系数的提高等,④热不稳定性。重点讨论了热不稳定性的物理机理。用各种动力学方法所得到的流动不稳定性的临界准则对材料加工、热减阻、水源热污染等都是十分重要的。⑤热优化。研究了基于熵产生最小(热力学第二定律)为目标函数的流动和传热过程的优化。探讨了在一定条件下热力学第一定律效率和第二定律效率的内在联系。     

粘性流体中弹性板振动的有限元耦合问题

流体－结构耦合作用问题是工程中比较常见的问题，具有重要意义，由于流体计算的复杂性，迄今为止，大部分的流体－结构耦合分析都是建立在对流体充分简化的基础上，尤其是将流体视为无粘、无旋的理想流体。该文在近年来前人工作的基础上，发展了一种流体－弹性结构耦合计算模式。流体视为不可压、有粘的介质，流场没有自由表面。该文采用ＳＵ／ＰＧ方法形成流体的有限元方程，采用ＡＬＥ格式处理流体和结构之间的移动界面。采用预估