《微分方程的分析力学方法》内容简介

《微分方程的分析力学方法》,梅风翔,吴惠彬著,本书全面系统地论述常微分方程的分析力学方法,包括常微分方程的力学化、降阶法、Hamilton-Jacobi方法、Poisson方法、Noether方法、Hojman方法、场方法、势积分方法、共形不变性、Jacobi最终乘子、Lagrange方法与Birkhoff方法、力学化与稳定性等．     

数值求解不可压缩流动的投影方法研究进展

在过去的20多年中, 投影方法通过速度和压力的解耦计算, 获得了比全耦合方法更高的计算效率, 这个显著优点使之得以广泛应用. 目前, 在计算非定常不可压缩流动的原始变量形式的数值方法中, 投影方法得到了越来越广泛的应用. 本文根据投影方法的构造思路,将众多的投影方法分成了3类, 即: Helmholtz-Hodge分解类投影方法、算子分裂类投影方法和局部连续投影方法, 并详细的介绍了3类投影方法的发展历程和求解步骤. 从投影方法的求解过程不难发现, 通过速度和压力的解耦计算, 提高了投影方法的计算效率, 但同时也给投影方法的时间精度分析带来了困难, 并长期成为大家争论的焦点. 普遍认为, 速度的时间精度比较容易达到高阶, 但是压力一般来说只有一阶精度. 但通过对3类投影的对比分析后, 我们认为, 局部连续投影方法将有助于澄清目前投影方法存在的相关争议, 并使得发展高阶精度的投影方法在理论上和技术上成为可能.      

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综述了连续介质方法在碳纳米管研究中的最新进展. 主要叙述梁、壳模型, 膜模型,多尺度方法,分子结构力学方法,非局部连续介质方法,以及无网格法的基本原理、 基本方法,及其最新进展,指出其局限性,并预测连续介质方法在碳纳米管研究的发展趋势 和方向.     

一种计算三维附面层的新方法

方法概貌机翼的三维附面层计算在美国已经有了三种主要方法,它们在计算公式、坐标系、有限差分格式以及湍流模型上相互区别。这三种方法是纳希(Nash)方法,塞比西(Cebeci)方法和麦克林(McLean)方法。但这些方法都有一定缺点,至今不能提供设计飞机所满意的计算精度。本文推荐的新计算方法吸收了上述三种方法以及在附面层计算中其他隐式差分方法的      

一种可考虑界面不连续的改进SPH方法

SPH方法模拟工程问题时通常遇到不连续的物理量,因此有必要引入不连续的SPH方法.本文基于Taylor展开公式推导了2D和3D的不连续SPH公式.针对越过材料界面不连续物理量的计算,给出了大变形计算中确定不连续位置的方法,基于Taylor展开公式,从理论上给出了确定不连续公式中x_(k)点的方法,并用数值方法验证了此方法的有效性.比较和讨论了初始SPH方法,CSPM方法与不连续SPH方法处理不连续量的效果.结果显示不连续SPH方法在计算不连续量时有较大的优势.     

一种新的席位公平分配方法

定义了席位余额的概念,基于此设计了一种新的席位分配方法,证明了该方法在一些条件下满足分配方法3条理想化原则,并说明这种分配方法具有很好的几何解释.通过仿真对该方法与其他方法作了对比.     

胞映射方法的研究和进展

介绍了胞映射方法的研究和进展. 归纳了目前胞映射方法的几种主要研究方法, 主要包括简单胞映射、广义胞映射、图胞映射、图胞映射的符号分析方法、图胞映射的面向集合方法、邻接胞映射、庞加莱型的简单胞映射、插值胞映射以及胞参照点映射方法, 分析了各类方法的基本特点和特色, 简述了这几种胞映射方法的最新国内外进展, 综述了胞映射方法在控制及相关领域的应用研究及进展, 给出了胞映射方法研究的一些展望, 提出了胞映射方法研究可能率先突破的几个研究方向.     

广义节点有限元法

应用流形方法思想,通过引入广义节点的概念,对传统有限元方法进行改进,建立了可具有任意高阶多项式托值函数的广义节点有限元方法,计算结果表明,广义节点有限元方法较之传统有限元方法有较高的精度。     

时间推进方法在叶轮机械内部流场计算中的进展

时间推进方法目前广泛应用于叶轮机械内部流场的计算,这种方法可以划分成显式时间推进方法和隐式时间推进方法．本文简要介绍了时间推进方法用于叶轮机械内部流场计算的起源及这种方法的优点和缺点,重点记述了国内外叶轮机界应用显式时间推进方法和隐式时间推进方法计算叶轮机内部流场的最新进展,并简要介绍世界上一些著名的研究机构开发的时间推进方法计算程序所采用的数值计算方法      

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。     

改进的康托洛维奇方法及其应用

在康托洛维奇方法和Kerr方法的基础上,本文提出了改进的康托洛维奇方法。本方法在不提高方程阶数的基础上,能获得较Kerr方法精度更高的解;能解决工程中更广泛的问题。本文将改进康托洛维奇方法应用于薄板弯曲和稳定性问题以及膜的振动问题,充分说明了本方法的特点和优越性。     

工程力学中的互补问题:算法

工程力学里很多问题存在互补关系,文献[1]介绍了有关的数学模型。本文介绍了近年来求解互补问题的几种主要方法,包括投影方法、内点方法、方程组方法、延拓方法以及无约束优化方法。与此同时,也介绍了作者近期在互补问题算法方面的一些研究工作。     

关于力学系统的守恒量--分析力学札记之四

利用牛顿力学方法,分析力学经典方法与分析力学近代方法都可以求得力学系统的守恒量,中讨论了３种方法的优缺点。     

Godunov型CSPM方法

CSPM方法是传统SPH方法的改进,它有效地解决了传统SPH方法在求解含边界问题时的困难。然而最近研究表明,CSPM方法在求解含间断算例时却存在计算不稳定的问题。本文基于Godunov间断分解思想和CSPM方法提出了Godunov型CSPM方法。该方法成功地解决了CSPM在求解含间断流体学问题中遇到的困难,且不用引入人工粘性。为了验证算法的有效性,本文采用一维激波管算例对不同方法进行了对比计算。计算结果表明,本文提出的方法比以往SPH方法有更高的间断捕获精度。     

基于卡门尺度和滤波方法的SST方程改进

基于滤波方法和卡门尺度对原始剪切应力输运(shear stress transport, SST)湍流模型进行了改进,提出了一种卡门尺度修正的滤波SST 方法. 湍流多尺度效应必须在分离流场模拟中给予反映,该方法减弱了雷诺平均(Reynolds averaged Navier-Stokes, RANS)方法时间平均特性对于流场脉动量的压迫作用,在流场中引入了大涡模拟(large eddy simulation, LES)方法的亚格子模型,形成一种新型的脱体涡模拟方法(detached eddy simulation,DES)方法;同时,为了降低原始DES方法在网格加密过程中产生网格诱发的雷诺应力损耗,利用卡门尺度对滤波因子进行修正. 平板边界层算例中,卡门尺度对于RANS方法的跟随性远远强于DES方法,在边界层内的速度型和RANS方法吻合很好,而DES方法在加密过程中速度型的鲁棒性较差,说明卡门尺度在有效地保护了边界层内使用RANS求解,降低速度型偏离对数率现象的产生;HGR-01翼型算例证明BY-SST方法可以有效的避免网格诱导分离现象的产生;证明BY-SST方法在分离流动中的精度高于DES方法.     

基于凸模型的复杂多学科系统可靠性设计研究

复杂工程系统通常涉及到多个相互耦合的学科,而且其中往往存在不确定性因素。本文采用凸模型描述不确定性变量,将序列优化和可靠性评价方法应用于多学科可靠性优化之中,提出了一种新的多学科系统可靠性设计方法。在该方法中,可靠性分析采用功能度量法,多学科优化方法采用多学科可行方法或者二级系统一体化合成优化方法。数值算例和工程算例说明,该方法求解效率较常规嵌套求解方法效率高,为复杂工程系统的可靠性设计提供了一种新型求解算法。     

布勃诺夫——伽辽金方法溯源

布勃诺夫--伽辽金方法是解弹性力学问题的一种广泛应用的近似方法, 有不同的命名. 文献表明, 1913年布勃诺夫在评铁摩辛柯著作的``书评'中, 提出这个近似方法的基本思想, 形成了方法, 并举例说明其应用. 1914年布勃诺夫在其著作中应用这个方法求解了一系列稳 定性问题. 1915年伽辽金在其著作中推广应用这个方法, 求解了一系列弹性力学问题. 这个近 似方法以``布勃诺夫$\!$-$\!$-$\!$伽辽金方法'命名, 符合这个方法的提出、应用和推广的历史.     

格子Boltzmann方法中基于内插值的曲线边界处理新方法

对格子Boltzmann方法提出了一种新的曲面边界条件处理方法。在笛卡尔坐标系中,这种处理方法是现有的格子Boltzmann方法有关边界条件处理与浸入式边界条件的混合,它采用内插值方法计算靠近物理边界的网格点速度,使其保证最低精度为二阶,然后利用格子Boltzmann方法中的边界条件技术得到相应的分布函数。由理论推导和数值计算表明,本文提出的方法比其他方法更稳定且具有二阶精度。     

弹性动力学反问题的数值反演方法

系统介绍了弹性动力学反问题中各种数值反演方法,包括各种近似下的线性化反演方法;非线性迭代反演方法;确定性和非确定性搜索的优化反演方法;大范围收敛的同伦反演方法以及多尺度反演方法。阐述了各类反演方法的原理、特点、适用范围和存在的局限性,指出了数值反演方法进一步研究的方向。      

在动网格上的多介质界面数值处理方法研究

运用动网格上的ALE方法对一维可压缩多介质Riemann问题进行求解,在处理介质界面上的数值通量时提出了3种不同的数值方法：Lagrange方法、GFM和HLLC方法,并且对这3种方法的数值结果进行了比较,认为GFM方法和HLLC方法在介质界面上出现大压力梯度时能够明显消除界面上密度的非物理震荡,提高介质界面上数值解的精度.