非线性Duffing方程自由振动频率解分析

应用Gauss-Chebyshev求积公式求解了Duffing方程的自由振动频率,得到了高精度近似计算公式。对Duffing方程精确椭圆积分频率解进行了数值计算,以此结果为基准,通过绘制多种典型方法得到的Duf-fing方程自由振动频率解的频率-振幅曲线,定性分析了各公式的精度。以Duffing方程特征振幅为基准,定量分析了各公式的计算值及其相对误差,指出基于Gauss-Chebyshev求积公式的Duffing方程自由振动频率解表达式具有形式简洁、精度高的优点,其优势在大振幅情况下以及软弹簧系统中更为明显。最后指出,现有的频率解在计算精度方面存在一定的差异,有的适合软弹簧系统,有的适合硬弹簧系统,应注意区分它们的适用范围,而应用Gauss-Chebyshev求积公式得到的结果则具有普适性。     

数值许瓦尔兹－克力斯托夫变换与数值高斯－雅可比型积分

本文研究的主要内容是数值许瓦尔兹─克力斯托夫变换和它所涉及的数值奇异积分问题。利用牛顿─拉夫森迭代法导出了求解许瓦尔兹─克力斯托夫变换各个参数的数值过程。为了提高奇异积分精度,本文对数值高斯─雅可比型积分进行了研究,并用该积分方法对数值许瓦尔兹─克力斯托夫变换公式中出现的奇异积分进行了计算,取得良好结果。本文最后给出了示例,进行了验算。     

一种精确积分的四边形四结点等参单元

针对平面问题四边形四结点单元，提出一种新的等参变换方法。采用平行四边形母单元和相应的形函数，推导出四边形四结点等参单元刚度矩阵的精确积分解。理论和数值分析表明，该方法从根本上克服了数值积分带来的误差，计算单元刚度矩阵的速度比传统的高斯两点积分方法快近三倍。     

瞬态温度场有限元法求解的研究

介绍了瞬态热分析的定义和步进积分的特点;研究了两点时问差分格式的瞬态导热温度场有限元法数值解的稳定性和振荡现象;比较和分析了几种差分格式的特点,并应用算例对几种差分算法进行了验证;总结说明了几种差分算法在实际当中的应用。     

基于Simpson公式的卫星测高 反演重力异常奇异积分

为进一步完善卫星测高反演重力异常的理论,对逆Stokes公式法和逆Vening-Meinesz公式法中的奇异积分问题进行了新的研究。首先在上述两种方法中引入Simpson公式,然后推导出基于Simpson公式的逆Stokes公式和逆Vening-Meinesz公式的求积公式。经验证,该公式使计算形式简明、计算效率提高、计算精度优于1%,且使用起来较方便,便于推广使用。     

基于粘弹性人工边界的点声源海底地震波ANSYS分析方法

航行舰船在海底岩土层中引起的弹性波被称为舰船地震波,该波主要由舰船低频辐射噪声引起,可用于识别舰船目标.采用大型有限元软件ANSYS中的流固耦合计算模块,结合粘弹性人工边界条件,对水平分层海洋环境下低频点声源海底地震波进行了数值计算.数值计算结果与波数积分方法结果的比较表明:两种方法相应的声传播损失曲线和频率特性曲线变化规律基本一致,海底表面竖直位移、水平位移、竖直加速度和水平加速度的频率特性曲线吻合较好,说明大型有限元软件ANSYS中的流固耦合模块可用于低频点声源海底地震波问题的数值计算.     

刚性球的散射方向性图仿真研究

利用基于奇异值提取技术的高斯积分技巧,并引进局部坐标系与合适的坐标变换,将奇异积分的计算转化为在局部坐标系内的积分面元上计算沿边界的曲线积分,最终给出了奇异积分与近似奇异积分的数值计算公式,从而实现了Helmholtz表面积分方程积分解的数值计算.对刚性球的仿真结果表明:该方法给出的目标散射方向性图与国外类似文献吻合得较好,可用于双基地声纳、目标低频声散射特性等相关研究.     

迎风格式在接触间断的数值耗散及其诱导误差

在不同流场参数条件下对三种迎风格式在接触间断中的数值耗散问题进行了数值实验,并对数值耗散产生的机理进行了分析。数值计算结果和理论分析表明,矢通量分裂格式计算接触间断问题时,若流场静止或流场内存在亚声速区域,密度耗散的产生会诱导出以特征速度运动的数值扰动误差,该误差对数值耗散的大小无影响,但会影响流场的速度及压力参数分布,从而改变流场的结构。在二维问题中,诱导误差相互干扰会产生大量的复杂小尺度结构,给流场结构分析带来困难。同时,在密度参数线性分布的流场中,若空间离散格式重构的对象为对流通量,使用矢通量分裂格式计算流场会产生数值误差,使计算精度难以到达二阶。     

半隐式半Lagrangian时间积分及其可扩展并行算法设计

目前谱模式仍然是全球数值天气预报业务模式的主流。针对全球数值天气预报谱模式,研究两个时间层的半隐式半Lagrangian时间积分格式以及用于计算起始点的准三次空间插值方法,提出了按需通讯的可扩展并行算法设计,在由4个双CPUSMP结点组成的Linux机群环境下,该算法的8任务相对于4任务的加速比达到了1.65,取得了良好的并行效果。     

重离子碰撞中的量子饱和机制

分别利用胶子半经典饱和与量子饱和机制,研究了相对论重离子碰撞中净余质子产生截面的大横动量现象。通过贝塞尔函数多项式近似与辛普森求积法的结合应用,解决了对贝塞尔函数的二重高振荡积分问题。计算发现:量子饱和机制的计算结果能很好地解释布鲁克海文国家实验室的最新实验现象,从而证实了高能重离子碰撞中胶子量子饱和机制的存在。