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有限点方法研究

计算物理 2008年第5期25卷 505-524页

作者：吕桂霞沈隆钧沈智军北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室

在二维散乱离散点集上研究一类无网格方法——有限点方法(Finite Point Method,简称FPM),建立方法的基础.采用方向微商和方向差商讨论有限点方法,建立各阶各方向微商间的关系式.利用这些关系式,根据被逼近点的邻点数目差异,分别建立数... 详细信息

在二维散乱离散点集上研究一类无网格方法——有限点方法(Finite Point Method,简称FPM),建立方法的基础.采用方向微商和方向差商讨论有限点方法,建立各阶各方向微商间的关系式.利用这些关系式,根据被逼近点的邻点数目差异,分别建立数值方向微商的五点公式及少点(两点、三点、四点)公式;研究五点公式的可解性条件与可允许邻点集;获得典型微分算子的数值方向微商公式等.理论分析和数值试验表明,随着邻点数目的增加,相应数值公式的逼近精度随之提高.这类近似公式不仅为在散乱离散点集上构造各类偏微分方程的格式奠定了基础,同时,也可应用于偏微分方程非结构网格计算方法,提高方法的精度.

关键词：有限点方法方向微商方向差商

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平行六边形区域非均匀节点快速傅立叶变换

数值计算与计算机应用 2009年第1期30卷 58-69页

作者：李明亮李会元孙家昶中国科学院软件研究所并行计算实验室中国科学院研究生院北京100190 中国科学院软件研究所并行计算实验室北京100190

本文研究平行六边形区域上的非均匀节点离散傅立叶变换的快速算法及其实现.首先在晶格(Lattice)的框架下建立了平行六边形区域上的非均匀节点离散傅立叶变换(NDFTH).在此基础上设计了平行六边形区域上的非均匀节点快速傅立叶变换(NFFTH... 详细信息

本文研究平行六边形区域上的非均匀节点离散傅立叶变换的快速算法及其实现.首先在晶格(Lattice)的框架下建立了平行六边形区域上的非均匀节点离散傅立叶变换(NDFTH).在此基础上设计了平行六边形区域上的非均匀节点快速傅立叶变换(NFFTH)算法.其核心思想是以局部性态良好的窗口函数为基底,以平行六边形区域上均匀节点快速傅立叶变换(FFTH)为时空域和频域转换工具,通过在时空域和频域上截取其展开级数的少量几项来快速近似计算,最终降低其计算复杂度.数值计算结果表明,本文算法是合理、稳定、高效的.

关键词：非均匀节点快速傅立叶变换平行六边形快速算法及实现数值实验

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Burgers方程的声速点故障问题

计算物理 2006年第4期23卷 396-404页

作者：吴昊沈智军中国工程物理研究院研究生部北京100088 北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088

研究了在Burgers方程跨声速稀疏波计算中遇到的sonic point glitch问题,对它产生的原因及其与数值格式熵条件的关系进行了分析.对若干著名格式,按照是否满足熵条件进行了分类.为了消除sonic point glitch现象,提出了一种新的两步分裂方... 详细信息

研究了在Burgers方程跨声速稀疏波计算中遇到的sonic point glitch问题,对它产生的原因及其与数值格式熵条件的关系进行了分析.对若干著名格式,按照是否满足熵条件进行了分类.为了消除sonic point glitch现象,提出了一种新的两步分裂方法,并用这种方法改进了一系列典型格式.数值试验表明这是一种很好的消除sonic point glitch的方法.

关键词：迎风格式 Godunov格式可压缩流 sonic point glitch 黎曼解法器

平面三向交错网格上Cauchy-Riemann方程的数值离散及快速解法

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数值计算与计算机应用 2008年第1期29卷 25-38页

作者：杨超孙家昶中国科学院软件研究所并行计算实验室北京100080

Cauchy-Riemann方程在复变函数、流体力学、偏微分方程组理论等方面具有重要的研究价值和应用背景.现有的关于Cauchy-Riemann方程快速数值解法的研究主要局限于张量积区域.本文利用平面上三向坐标改写了Cauchy-Riemann方程,并设计了一... 详细信息

Cauchy-Riemann方程在复变函数、流体力学、偏微分方程组理论等方面具有重要的研究价值和应用背景.现有的关于Cauchy-Riemann方程快速数值解法的研究主要局限于张量积区域.本文利用平面上三向坐标改写了Cauchy-Riemann方程,并设计了一类三向交错网格以及相应的差分格式.本文证明了这种差分格式虽然只具有局部一阶的截断误差,但实际有二阶整体收敛性.最后还给出相应的谱预条件子快速解法和一些数值例子.

关键词： Cauchy—Riemann方程三向交错网格离散谱预条件子 HFFT

基于Riemann解的二维流体力学Lagrange有限点无网格方法

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计算物理 2005年第5期22卷 377-385页

作者：沈智军沈隆钧吕桂霞陈文袁光伟北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088

在高维流体力学计算中,对于多介质大变形等一类问题,采用有网格方法常遇到较大的困难.针对二维问题,研究了一种无网格方法———Lagrange有限点方法:在求解区域上设置适当的离散点集,视其中每一点为流体力学Lagrange点;对于点集的任一点... 详细信息

在高维流体力学计算中,对于多介质大变形等一类问题,采用有网格方法常遇到较大的困难.针对二维问题,研究了一种无网格方法———Lagrange有限点方法:在求解区域上设置适当的离散点集,视其中每一点为流体力学Lagrange点;对于点集的任一点,确定邻点集合,并基于该点同邻点集合的联系,应用Godunov方法将流体力学Lagrange方程进行离散;考虑到算法的稳健性,方法中可设置较多邻点并采用最小二乘法.将该方法应用于典型的数值算例,取得了良好效果.

关键词：二维流体力学 Lagrange有限点方法 Riemann解无网格

推进方式的参考Jacobian网格优化方法

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计算物理 2007年第3期24卷 253-260页

作者：姚彦忠袁光伟倪国喜北京应用物理与计算数学研究所

将参考Jacobian方法与前沿推进方法相结合,设计一种推进方式的参考Jacobian网格优化方法.该方法从计算区域的部分边界开始,沿着给定的方向逐步推进,每前进一步都以相邻的两行(或两列)结点为边界采用参考Jacobian方法进行优化,其中处于... 详细信息

将参考Jacobian方法与前沿推进方法相结合,设计一种推进方式的参考Jacobian网格优化方法.该方法从计算区域的部分边界开始,沿着给定的方向逐步推进,每前进一步都以相邻的两行(或两列)结点为边界采用参考Jacobian方法进行优化,其中处于后方的一行(或一列)使用的是前一步优化后的结点.分析及数值实验表明,与参考Jacobian方法相比,不仅能大幅度降低执行时间,而且优化后的网格在几何品质方面相当接近,甚至更优,得到的网格与Lagrange网格更接近.

关键词：网格优化参考Jacobian 网格重分

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复杂区域上的一种结构网格生成方法

计算物理 2007年第6期24卷 647-654页

作者：姚彦忠王瑞利袁光伟北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室

讨论复杂区域上的一种结构网格生成方法,其主要思想是:以变分形式的Winslow网格生成方法为基础,通过引入网格解扭机制和网格面积均匀化技术,构造出一种新的离散泛函,进而采用一类优化算法求解这一离散泛函的极小化问题,得到所希望的网格... 详细信息

讨论复杂区域上的一种结构网格生成方法,其主要思想是:以变分形式的Winslow网格生成方法为基础,通过引入网格解扭机制和网格面积均匀化技术,构造出一种新的离散泛函,进而采用一类优化算法求解这一离散泛函的极小化问题,得到所希望的网格.通过分析及大量数值实验表明,这一方法比较健壮,针对二维复杂区域通常能够生成几何品质较优的网格,它在保持Winslow方法优点的同时,克服了它的一些缺点.

关键词：网格生成变分优化网格解扭

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曲率与运动界面发展

计算物理 2008年第6期25卷 668-672页

作者：刘学哲沈智军岳晶岩北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088

对界面传播速度依赖于曲率的界面发展问题进行研究,传播速度包括法向和切向,并且,在界面传播过程中全变差的变化仅依赖在曲率为零处的法向速度对曲率的导数,切向速度对全变差的变化没有影响.

关键词：曲率界面发展法向和切向传播速度

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新的一类三变量正交多项式及其递推公式

中国科学（A辑） 2008年第2期38卷 221-240页

作者：孙家昶中国科学院软件研究所并行中心计算机科学国家重点实验室北京100080

研究一类新的三变量正交多项式,定义为二阶偏微分算子的本征函数,且在一曲四面体域上正交.该曲四面体可由普通的四面体映射而得,可视为二维Steiner区域的三维推广.所讨论的正交多项式可视为该区域上的Jacobi多项式.推导了正交多项式的... 详细信息

研究一类新的三变量正交多项式,定义为二阶偏微分算子的本征函数,且在一曲四面体域上正交.该曲四面体可由普通的四面体映射而得,可视为二维Steiner区域的三维推广.所讨论的正交多项式可视为该区域上的Jacobi多项式.推导了正交多项式的显式递推公式,证明其所含的正交多项式项数不依赖多项式的总次数,沿两个复变量z和z^-方向及单个实变量r方向,递推公式所含的正交多项式项数分别只为5项与7项.作为3个特例,详细讨论了三变量的第1类与第2类Chebyshev多项式及Lengendre多项式.

关键词：三维PDE本征问题三变量Jacobi正交多项式 Chebyshev多项式 Legendre多项式递推公式