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爆轰波数值计算中人为粘性与空间步长的匹配关系

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爆炸与冲击 1986年第2期 137-142页

作者：曹菊珍

在平面爆轰波的数值计算中,各种假设的化学反应率,在爆袭波达到定态时,数值计算一定要符合Chapman——Jouguet理论。也就是说,在声速点的波后流场与C-J模型相一致。本文采用了文献[1]中的Cochran反应率和相应的状态方程,导出了人为粘性... 详细信息

在平面爆轰波的数值计算中,各种假设的化学反应率,在爆袭波达到定态时,数值计算一定要符合Chapman——Jouguet理论。也就是说,在声速点的波后流场与C-J模型相一致。本文采用了文献[1]中的Cochran反应率和相应的状态方程,导出了人为粘性系数与空间步长的匹配关系,当符合此条件时,数值计算的爆轰波速度才能是C-J条件,并保证声速点的状态——压力、密度、内能等符合C-J条件。

关键词：爆轰波空间步长激波人为粘性瑞利线数值计算匹配关系

时间反转方法用于高强度聚焦超声的焦点偏移补偿

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声学学报 2017年第3期42卷 297-304页

作者：彭哲凡林伟军苏畅张海澜王秀明中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

传统的高强度聚焦超声(HIFU)治疗中实际焦点和预设焦点容易出现偏移,为考察时间反转方法对HIFU治疗中焦点偏移的补偿效果,采用时域有限差分方法求解Westervelt方程,建立高强度聚焦声场数值模型。数值计算得到在人体软组织中进行HIFU治疗... 详细信息

传统的高强度聚焦超声(HIFU)治疗中实际焦点和预设焦点容易出现偏移,为考察时间反转方法对HIFU治疗中焦点偏移的补偿效果,采用时域有限差分方法求解Westervelt方程,建立高强度聚焦声场数值模型。数值计算得到在人体软组织中进行HIFU治疗时,采用时间反转方法后焦点偏移距离最大仅为1.6 mm。脂肪层厚度及声源强度改变对时间反转聚焦精度影响不大,F数(焦点距离同换能器孔径的比值)降低时,焦点偏移减小。研究表明在人体软组织吸收系数和非线性系数范围内,时间反转方法可有效补偿焦点偏移,达到更好的聚焦效果。

关键词：时间反转高强度聚焦超声声源强度非线性系数聚焦效果偏移距脂肪层补偿效果空间步长数值模型

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孤立波在岸礁地形上传播与爬坡数值模拟研究

海洋工程 2018年第6期36卷 10-16页

作者：孙志林方若舟刘维杰浙江大学海洋学院浙江舟山316021 河海大学海岸灾害及防护教育部重点实验室江苏南京210098

为准确模拟孤立波在岸礁地形上的传播和爬坡,采用基于完全非线性Boussinesq方程开发的Funwave-TVD模型,探究模型的可行性,并利用验证后的模型进一步研究岸礁各地形因素对孤立波爬高的影响。研究结果表明:模型能准确模拟孤立波在岸礁陡... 详细信息

为准确模拟孤立波在岸礁地形上的传播和爬坡,采用基于完全非线性Boussinesq方程开发的Funwave-TVD模型,探究模型的可行性,并利用验证后的模型进一步研究岸礁各地形因素对孤立波爬高的影响。研究结果表明:模型能准确模拟孤立波在岸礁陡变地形上的传播及变形,摩擦系数对礁前陡坡及礁坪上的波浪传播模拟影响不大,但对爬坡预测的敏感性较强;模型空间步长可适当增大,提高计算效率;随着礁坪宽度的增大以及礁后斜坡的变缓,孤立波爬坡高度下降明显,而礁前陡坡坡度变化对孤立波爬坡高度影响不大。

关键词：孤立波爬坡岸礁地形底摩擦系数空间步长 Funwave-TVD

基于亚网格时域有限差分法的改进雷电电磁脉冲计算模型

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科学技术与工程 2023年第9期23卷 3648-3654页

作者：刘银萍高骐森蒋雨卉南京信息工程大学大气物理学院中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044

在利用均匀网格时域有限差分法(finite-difference time domain,FDTD)计算地闪回击电磁脉冲时,空间步长选取较大会导致计算结果中后期出现震荡,所以为了计算结果的准确必须采用较小的空间步长,导致计算效率低、内存需求大。为了解决这... 详细信息

在利用均匀网格时域有限差分法(finite-difference time domain,FDTD)计算地闪回击电磁脉冲时,空间步长选取较大会导致计算结果中后期出现震荡,所以为了计算结果的准确必须采用较小的空间步长,导致计算效率低、内存需求大。为了解决这一问题,提出利用惠更斯亚网格技术改进计算模型,改进后的模型可以实现在距离雷电通道近、高频分量多的区域采用较小的空间步长,其余区域仍采用较大的空间步长,从而以较高的计算效率消除计算结果中后期的震荡。首先,分析了空间步长对均匀网格FDTD法的各个场分量计算结果的影响;其次,通过与均匀网格FDTD计算结果对比,深入研究了改进模型对水平电场中后期震荡的消除作用。结果表明:随着步长的增大,水平电场中后期震荡剧烈;在不同地面电导率、地闪回击速度下,改进后的计算模型均能以较高的计算效率得到准确的、无震荡的计算结果。

关键词：雷电电磁脉冲时域有限差分空间步长亚网格技术

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煤层瓦斯流动数值解算时空步长的选取

中国安全科学学报 2006年第7期16卷 9-12页

作者：高建良吴金刚河南理工大学安全科学与工程学院

对应用有限差分法解算煤层瓦斯流动时,如何选取合适的时间步长和空间步长、如何根据煤层瓦斯压力分布计算煤壁瓦斯涌出量等问题进行了分析和探讨。用煤壁处节点与煤层内相邻节点间的瓦斯压力梯度来求煤壁瓦斯涌出量的方法误差较大。根... 详细信息

对应用有限差分法解算煤层瓦斯流动时,如何选取合适的时间步长和空间步长、如何根据煤层瓦斯压力分布计算煤壁瓦斯涌出量等问题进行了分析和探讨。用煤壁处节点与煤层内相邻节点间的瓦斯压力梯度来求煤壁瓦斯涌出量的方法误差较大。根据煤层内各节点的瓦斯压力值对瓦斯压力进行拟合,用拟合曲线在煤壁处的斜率作为煤壁瓦斯压力梯度计算瓦斯涌出量,能得到可靠精确的结果。通过考察选取不同时间步长和空间步长时煤壁瓦斯压力梯度的变化,提出了选取合适的时间步长和空间步长的方法。

关键词：瓦斯压力煤壁压力梯度时间步长空间步长

基于FDTD模拟TM波传播的数值稳定性分析

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基于FDTD模拟TM波传播的数值稳定性分析

作者：苏绍卓北京邮电大学

学位级别：硕士

近年来,随着计算机性能的不断提高和数值理论的不断发展,计算电磁学取得了很大的进展。其中,时域有限差分法由于具有一些非常突出的优点,得到了越来越广泛的重视和应用。本文首先介绍了计算电磁学和时域有限差分法的特点及应用,说明了... 详细信息

近年来,随着计算机性能的不断提高和数值理论的不断发展,计算电磁学取得了很大的进展。其中,时域有限差分法由于具有一些非常突出的优点,得到了越来越广泛的重视和应用。本文首先介绍了计算电磁学和时域有限差分法的特点及应用,说明了时域有限差分法作为通用电磁仿真工具的可行性;其次对时域有限差分法的基本原理做了概要的介绍,主要包括时域有限差分法的基本方程的建立和推导、时域有限差分法的数值稳定性、数值色散和吸收边界条件,并通过仿真估算了不同的空间步长所引起的数值色散的大小。本文的重点在于结合时域有限差分法的基本原理,在合理选择并设置激励源和吸收边界条件的基础上,构建了应用时域有限差分法模拟的程序流程图,在matlab7.0的平台上对二维空间中TM波的传播进行了仿真。应用时域有限差分法仿真得到的动画,形象地展示了人为选取的时间步长和空间步长对时域有限差分法的数值稳定性所造成的影响。通过对参数在不同时间步长和空间步长情况下的电场和磁场的仿真波形图进行对比分析,给出了对时间步长和空间步长的选取建议,并总结了应用时域有限差分法进行仿真的具体步骤。本文在最后提出了将在后续的工作中用时域有限差分法解决电磁兼容领域的具体问题的计划。

关键词：时域有限差分法时间步长空间步长数值稳定性数值色散

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