对流扩散方程的特征线MWLS算法

针对对流扩散方程,采用无网格法中的移动最小二乘近似方案与加权最小二乘法离散方案,结合特征线法,构造了特征加权最小二乘无网格算法(MWLS),并进行了数值试验验证.新算法克服了传统数值方法求解动态问题网格限制的缺陷,摆脱了在空间域上离散受制网格的束缚,不需要网格的初始划分或重构.试验结果显示,本算法可以达到与有限元求解几乎相同的结果,体现了不失精确度但却方便实用的优点.     

基于广义正交域理论识别桥上移动载荷的方法研究

基于广义正交多项式理论,提出了一种基于广义正交域的桥上识别移动荷载的新方法,用广义正交多项式函数逼近桥梁挠度或应变,对逼近函数微分求得桥梁挠曲速度和加束这度,用最小二乘法由桥梁挠度及近似的挠曲速度和加速度识别桥梁的模态位移、模态速度和模态加速度,由梁的模态坐标方程和最小二乘法识别桥上移动荷载。数值仿真及试验考核表明本方法具有良好的识别精度和抗噪声干扰能力。     

弹性地基梁板的径向基函数逼近求解方法

基于Winkler模型对弹性地基梁和弹性地基板的挠度求解提出了一种新方法。利用加权余量法中的配点法结合径向基函数逼近得到挠度近似解,该方法无需划分网格且无需积分是未知数与方程数目一一对应的强形式解法。数值实验表明：该近似解结果与理论解基本吻合,计算效果与杂交边界法相当,优于滑动最小二乘法;此外,根据边界条件可赋予附加未知量物理意义,将部分特征矩阵构造成单位阵从而降低了待求方程组的求解难度,减小误差,为特征矩阵附加行的编写提供了新思路。     

二维位势问题中边界点位势法向导数的一种精确积分解法

通过将内点位势梯度积分方程中的内点移至边界，并利用方向导数公式，推导出了一种求解边界点位势法向导数的积分方程，并以二维位势问题为例，给出了用非连续线性边界元离散这一积分方程时积分计算的精确表达式，用两个数值算例验证了这一精确积分表达式的正确性和精确性。     

移动载荷识别的B-样条函数逼近法

基于欧拉梁振动理论及最小二乘法，提出了利用B－样条函数逼近法识别桥上移动荷载。通过B－样条函数拟合桥梁挠度识别桥梁模态响应，由梁的模态方程和最小二乘法识别桥上移动载荷。并进行了计算机仿真，获得了令人满意的效果。该方法具有很强的实用性和抗噪声干扰能力。     

时域速度势和流体动力的数值计算

利用含有时间因子的格林函数数值求解了二因次浮体时域速度势的边值问题，从直接的时域途径实现了时域内描述的脉冲响应函数的数值求解，利用非定常格林函数中的记忆影响函数与复值误差函数的关系，编写了二因次时域速度势的求解程序，求解了时域中表示的流体动力，即真实附加质量的迟滞函数，结合时域运动方程，求解了浮体的瞬态运动。所有理论计算结果与试验或已有文献比较，证实了程序的可靠性。     

基于曲轴扭振诊断内燃机各缸作功状况

提出依据实测曲轴某一个惯量的扭转振动，反算各缸的平均有效压力，藉以诊断多缸内燃机各缸作功状况。用子空间法找出各缸平均有效压力与测点扭振角度间的传递关系，再用最小二乘法求解矛盾方程，进而得到各缸的平均有效压力。在6135柴油机上验证了所采用方法的正确性。     

用最小二乘法解复合材料层合板的屈曲问题

本文用加权余量法求解复合材料层合板的屈曲问题。在计算中应用了最小二乘配点法和矩阵迭代法,取多项式为试探函数。文中给出了算例,表明方法是有效的,并指出此法比其它流行的方法能节省计算机存贮和计算工作量。此法还可应用于其它类型结构的屈曲问题。     

共轭梯度法求解稳态湿热耦合多宗量反问题

采用等参单元在空间上进行离散,建立了便于正演和反演的有限元模型,可直接求导进行敏度分析．对于反问题,采用最小二乘法建立目标函数,应用共轭梯度技术进行求解,对湿热物性参数和边界条件进行了多宗量联合反演,给出了相关的数值验证。数值验证取得了令人满意的结果,并对信息测量误差影响作了初步探讨。     

共轭梯度法求解稳态湿热耦合多宗量反问题

采用等参单元在空间上进行离散,建立了便于正演和反演的有限元模型,可直接求导进行敏度分析.对于反问题,采用最小二乘法建立目标函数,应用共轭梯度技术进行求解,对湿热物性参数和边界条件进行了多宗量联合反演,给出了相关的数值验证.数值验证取得了令人满意的结果,并对信息测量误差影响作了初步探讨.     

Wave Number Method for Three-Dimensional Steady-State Acoustic Problems

Based on the indirect Trefftz approach, a wave number method (WNM) is proposed to deal with three-dimensional steady-state acoustic problems. In the WNM, the dynamic pressure response variable is approximated by a set of wave functions, which exactly satisfy the Helmholtz equation. The set of wave functions comprise the exact solutions of the homogeneous part of the governing equations and some particular solution functions. The unknown coefficients of the wave functions can be obtained by enforcing the pressure approximation to satisfy the boundary conditions. Compared with the boundary element method (BEM), the WNM have a smaller system matrix, and is applicable to the radiation problems since the wave functions are independent of the domain size. A 3D acoustic cavity is exemplified to show the properties of the method. The results show that the wave number method is more efficient than the BEM, and it is fairly accurate.     

Analysis of numerical integration error for Bessel integral identity in fast multipole method for 2D Helmholtz equation

In 2D fast multipole method for scattering problems, square quadrature rule is used to discretize the Bessel integral identity for diagonal expansion of 2D Helmholtz kernel, and numerical integration error is introduced. Taking advantage of the relationship between Euler-Maclaurin formula and trapezoidal quadrature rule, and the relationship between trapezoidal and square quadrature rule, sharp computable bound with analytical form on the error of numerical integration of Bessel integral identity by square quadrature rule is derived in this paper. Numerical experiments are presented at the end to demonstrate the accuracy of the sharp computable bound on the numerical integration error.     

Numerical Investigation of the Dynamics for Low Tension Marine Cables

This paper presents a numerical investigation into the dynamics of marine cables which are extensively used in offshore industry. In this numerical study, the Euler-Bernoulli beam model is adopted to develop the governing equations of the cable. Bending stiffness is considered to cope with the low tension problem in local area of towing cable, and thus a more accurate solution with the consideration of the axial elongation can be given.The derived strongly-coupled and nonlinear governing equations are solved by a second-order accurate, implicit,and large time step stable central finite difference method. The quadratically convergent Newton-Raphson iteration method is applied to solving the discrete nonlinear algebraic equations. Then a towed array sonar system(TASS)problem is studied. The numerical solutions agree reasonably well with the experimental data and the simulated results of the references. The specified program of the present paper shows great robustness with high efficiency.     

Travelling Wave Solutions for Generalized KdV-mKdV Equation

A technique based on reduction of order for solving ordinary differential equations is developed to find exact solutions for a generalized KdV-mKdV equation that possesses high order nonlinear terms. The analytical expressions of several types of travelling wave solutions for the equation are obtained in terms of sin, cos, tan, cot, sinh, cosh, tanh, coth and algebraic profiles. It is shown that the wave speed of travelling wave solutions and the coefficient of low order derivative term in the equation are two main factors to determine the change in the physical structures of solutions.     

偏微分方程的一阶系统数值方法

对于偏微分方程来说，尽管方程在某些意义上是等价的，其数值方法的效果却可以很不相同，正是因为这个原因，用一阶系统极小二乘方法来处理偏微分方程是有意义的．最简单的一阶椭圆系统是柯西黎曼方程，本文对这一系统的差分格式进行了一些讨论．     

船舶开口结构应力无网格分析技术研究

文章提出了船舶结构开口处应力分析的无网格分析技术.将船体结构通过简化为板格结构,再将结构离散为独立的离散点,由移动最小二乘法建立离散点的位移场,然后在整个系统内建立起系统控制方程.本文提出的方法由于不涉及到网格划分,避免了有限元法在结构应力高梯度区域分析计算时出现的精度降低等问题.文章最后通过实例计算,并与有限元方法计算的结构进行了比较,得出了本文提出方法的有效性和准确性.     

含分数阶导数微分方程的数值求解

基于精细积分方法,结合差分格式,提出了含有分数阶导数微分方程的数值求解方法,并对含有分数导数的一阶和二阶微分方程进行求解.所论方法首先引入差分格式,将含有分数阶导数的一阶和二阶微分方程变为一阶的常微分方程,然后再用精细积分方法逐步积分进行求解.文中不仅给出了详细的理论推导,而且还给出了相关的数值算例.数值算例对不同的分数阶微分方程进行了讨论,探讨了不同的分数阶和时间步长对计算结果的影响,并将计算结果与文献中相关算法的计算结果进行了比较.数值结果表明了所提的求解策略在求解分数阶导数模型时的可行性,以及较高的计算精度和较好的稳定性.     

双连通域正交坐标系的生成

采用物理坐标在变换平面求解拉普拉斯方程的方法生成正交坐标系 ,提出了双连通域的边界条件的处理及其数值计算过程 .用梅子洲河段的正交网格生成作为算例 ,其结果表明 :该双连通域的正交网格生成方法合理     

基于粒子群和蚁群算法的边界层微分方程求解

沿竖壁自然对流边界层微分方程组速度和温度均耦合,在打靶法中应用Newton求根的方法解对应的相似性微分方程组时对初值选择要求较高,在根值附近收敛变慢.将微分方程边值问题转化为初值问题求解的打靶过程可看作优化设计问题,用优化设计算法求解.将基于生物群信息传递规则和觅食规则提出的粒子群算法和蚁群算法应用到打靶法的求解过程中,并与其它优化算法计算结果进行了比较.结果表明,粒子群算法和蚁群算法用于沿变壁温竖壁自然对流层流边界层微分方程求解是可行的,计算过程稳定,对初值选择不敏感.     

铁路缓和曲线代数式方程的通用设计方法

根据铁路缓和曲线的特点,介绍了利用缓和曲线边界条件确定其代数方程式的一种通用方法：首先给出缓和曲线要满足的边界条件,根据边界条件列出曲率待定方程;然后利用曲率边界条件确定出缓和曲线曲率方程;最后通过对曲率方程进行二次积分就可得到缓和曲线的方程。采用这种方法分别对各种类型的缓和曲线举出实例,详细说明了该方法的应用,证明了该方法正确、简单,是一种适用于推导缓和曲线方程的通用方法,可为铁路缓和曲线线型设计提供参考。