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SINE TRANSFORM PRECONDITIONERS FOR SECOND-ORDER PARTIAL DIFFERENTIAL EQUATIONS
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作者 金小庆 《Numerical Mathematics A Journal of Chinese Universities(English Series)》 SCIE 1993年第1期116-123,共8页
In this paper, we are concerned with the numerical solution of second-order partial differential equations. We analyse the use of the Sine Transform precondilioners for the solution of linear systems arising from the ... In this paper, we are concerned with the numerical solution of second-order partial differential equations. We analyse the use of the Sine Transform precondilioners for the solution of linear systems arising from the discretization of p.d.e. via the preconditioned conjugate gradient method. For the second-order partial differential equations with Dirichlel boundary conditions, we prove that the condition number of the preconditioned system is O(1) while the condition number of the original system is O(m 2) Here m is the number of interior gridpoints in each direction. Such condition number produces a linear convergence rale. 展开更多
关键词 SINE TRANSFORM finite difference method second-order partial differential equation condition number preconditioned conjugate gradient method
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基于余维裂缝多孔介质渗流的差分多重网格法
2
作者 向远强 范小林 邹志涵 《贵州师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第2期91-99,共9页
研究了余维(又称为降维)裂缝多孔介质中不可压单相流体渗流问题的一种有效数值求解方法。结合多重网格法和块中心有限差分法的优点,给出了一种块中心有限差分多重网格法求解裂缝多孔介质渗流问题,通过该方法提高了计算效率。经过数值实... 研究了余维(又称为降维)裂缝多孔介质中不可压单相流体渗流问题的一种有效数值求解方法。结合多重网格法和块中心有限差分法的优点,给出了一种块中心有限差分多重网格法求解裂缝多孔介质渗流问题,通过该方法提高了计算效率。经过数值实验,验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 余维裂缝 多孔介质 多重网格 块中心有限差分
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双曲型方程的Crank-Nicolson块中心差分方法 被引量:3
3
作者 任宗修 张秀春 银召利 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第9期57-61,共5页
用Crank-Nicolson块中心差分法研究了有界区域上的线性双曲型微分方程的数值解,此方法以块中心差分方法和抛物型的Crank-Nicolson格式为基础。在非等距剖分的网格上得到了近似解和解的一阶导数。其特点是近似解按离散的L2模达到最优阶... 用Crank-Nicolson块中心差分法研究了有界区域上的线性双曲型微分方程的数值解,此方法以块中心差分方法和抛物型的Crank-Nicolson格式为基础。在非等距剖分的网格上得到了近似解和解的一阶导数。其特点是近似解按离散的L2模达到最优阶误差估计,解的一阶导数的近似解达到超收敛误差估计,达到和近似解同样的精度。本文所讨论的方法,在计算量上没有增加。数值试验结果与理论分析一致,说明格式具有高效的收敛性。 展开更多
关键词 双曲型微分方程 Crank-Nicolson块中心差分方法 误差估计
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一款用于无线胶囊内窥镜系统的微带天线设计与仿真 被引量:2
4
作者 赵德春 张龙生 马成群 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第8期1125-1129,共5页
基于时域有限差分方法,采用真实人体数字三维模型,仿真了天线在人体消化道内辐射情况,分析了天线结构参数对天线辐射性能的影响。针对无线胶囊内窥镜(Wireless Capsule Endoscopy,WCE)在人体消化道内工作特点,设计了一款能够用于发送消... 基于时域有限差分方法,采用真实人体数字三维模型,仿真了天线在人体消化道内辐射情况,分析了天线结构参数对天线辐射性能的影响。针对无线胶囊内窥镜(Wireless Capsule Endoscopy,WCE)在人体消化道内工作特点,设计了一款能够用于发送消化道内图像数据的WCE微带天线,该微带天线谐振频率为500 MHz,输入回波损耗S11<-10 dB时相对带宽为8%,带内VSWR<2.0,最后采用仿真优化后的结构参数和材料制作了天线,并进行了测试,得到了满足实际应用要求的微带天线。 展开更多
关键词 无线胶囊内窥镜 微带天线 中心频率 FDTD算法
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基于局域表面等离激元Ag/金刚石纳米结构增强NV色心的荧光
5
作者 谭心 郭慧文 +1 位作者 杨桥 贺占清 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2023年第5期698-705,共8页
在纳米光子学中,提高量子点的荧光强度是一个需要迫切解决的难题,现如今金属纳米材料是一种很有前途的荧光增强材料。通过Ag纳米结构的局域表面等离激元效应提高金刚石氮空位(NV)色心的荧光强度,制备了不同的Ag纳米结构(Ag纳米柱阵列和A... 在纳米光子学中,提高量子点的荧光强度是一个需要迫切解决的难题,现如今金属纳米材料是一种很有前途的荧光增强材料。通过Ag纳米结构的局域表面等离激元效应提高金刚石氮空位(NV)色心的荧光强度,制备了不同的Ag纳米结构(Ag纳米柱阵列和Ag纳米层),探究其对NV色心的荧光增强效果。结果表明,Ag纳米柱阵列结构的加入可将金刚石NV色心的荧光强度增强2.30倍,Ag纳米层结构的加入可将其增强1.54倍。并且,采用时域有限差分(FDTD)法分析激发和发射两个过程发现,金刚石NV色心的荧光强度随着Ag纳米结构的加入显著提高,由此验证了实验中Ag纳米结构对金刚石NV色心荧光增强的效果。此研究结果为后续进行量子点光致发光器件的设计提供了一定的参考。 展开更多
关键词 局域表面等离激元 Ag纳米结构 时域有限差分法 氮空位(NV)色心 荧光增强
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一类非线性发展方程的特征中心差分法 被引量:2
6
作者 郭双冰 张志跃 《计算物理》 EI CSCD 北大核心 2007年第6期637-646,共10页
给出一类非线性发展方程的特征中心差分法,分别得到非规则网格上的位移u、速度ut及其对空间变量x的一阶导数项的差分解和误差估计.所讨论方法的计算量与基于线性插值的特征差分法相当,其近似解与基于二次插值的特征差分法的近似解具有... 给出一类非线性发展方程的特征中心差分法,分别得到非规则网格上的位移u、速度ut及其对空间变量x的一阶导数项的差分解和误差估计.所讨论方法的计算量与基于线性插值的特征差分法相当,其近似解与基于二次插值的特征差分法的近似解具有相同阶的误差估计,u,ut对空间变量x的一阶导数近似均具有超收敛误差估计.数值试验说明了该方法的可行性和有效性. 展开更多
关键词 非线性发展方程 特征中心差分法 误差估计
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各向同性湍流通过正激波的演化特征研究 被引量:6
7
作者 洪正 叶正寅 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第6期1356-1367,共12页
激波与湍流相互作用(shock-turbulence interaction,STI)是空气动力学研究中的一个基础问题.基于格心有限差分法(cell-centered finite difference method,CCFDM)求解器Helios,采用五阶加权紧致非线性格式(weighted compact nonlinear s... 激波与湍流相互作用(shock-turbulence interaction,STI)是空气动力学研究中的一个基础问题.基于格心有限差分法(cell-centered finite difference method,CCFDM)求解器Helios,采用五阶加权紧致非线性格式(weighted compact nonlinear scheme,WCNS)对各向同性湍流通过正激波的情形进行直接数值模拟(direct numerical simulation,DNS).对湍流相关物理量进行统计,分析结果表明,在湍流中波后的密度、温度和压力较无湍流情形下略小,而速度则略大,均在波后呈现短暂过冲然后缓慢向理论值逼近的变化趋势;波后流向雷诺应力突降随之快速增长又衰减,呈现非单调变化趋势,线性相互作用分析(linear interaction analysis,LIA)将其归结为波后能量从声模式转移为涡模式方式,与流向不同,横向雷诺应力突增后单调衰减,波后雷诺应力各向异性明显且随下游距离逐渐增强;波后湍动能突增后呈现非单调变化趋势;泰勒微尺度和Kolmogorov尺度过激波后均明显减小,说明波后湍流长度尺度变小,从而对波后网格的分辨率提出了更高的要求;密度、温度和压力过激波后脉动均方根均增加,密度和压力脉动强度减小,温度脉动强度增大. 展开更多
关键词 激波湍流相互作用 格心有限差分法 直接数值模拟 统计分析
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时间分数阶扩散方程的一种数值解法 被引量:1
8
作者 宋光珍 赵维加 黄健飞 《青岛大学学报(自然科学版)》 CAS 2015年第3期9-14,共6页
将block-by-block法扩展到分数阶偏微分方程的求解中,即采用block-by-block法离散时间分数阶扩散方程的时间方向,同时采用经典的二阶中心差分格式处理空间方向,得到了新的求解时间分数阶扩散方程的数值格式。数值实验表明,该格式能有效... 将block-by-block法扩展到分数阶偏微分方程的求解中,即采用block-by-block法离散时间分数阶扩散方程的时间方向,同时采用经典的二阶中心差分格式处理空间方向,得到了新的求解时间分数阶扩散方程的数值格式。数值实验表明,该格式能有效地数值求解一类时间分数阶扩散方程的初边值问题。 展开更多
关键词 时间分数阶扩散方程 block-by-block方法 二阶中心差分 CAPUTO导数
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目标电磁散射的面中心立方体网格FDTD方法 被引量:4
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作者 杨利霞 汪刘丰 +1 位作者 陈伟 薄勇 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2021年第10期2718-2724,共7页
基于面中心立方体(face-centered cube,FCC)网格的空间结构,由麦克斯韦方程出发,推导了基于FCC网格的单轴各向异性介质完全匹配层(uniaxial anisotropic media perfectly matched layer,UPML)吸收边界条件以及近远场外推边界条件的三维... 基于面中心立方体(face-centered cube,FCC)网格的空间结构,由麦克斯韦方程出发,推导了基于FCC网格的单轴各向异性介质完全匹配层(uniaxial anisotropic media perfectly matched layer,UPML)吸收边界条件以及近远场外推边界条件的三维迭代式。通过典型算例,先后验证了基于面中心立方体网格的时域有限差分(FCC-finite difference time domain,FCC-FDTD)方法的UPML吸收边界条件和近远场外推边界条件的正确性。最后通过计算金属球的后向雷达散射截面(radar cross section,RCS)比较了FCC-FDTD方法与传统FDTD方法的计算精度,结果显示FCC-FDTD方法具有更高的计算精度。 展开更多
关键词 面中心立方体网格 时域有限差分方法 各向异性介质完全匹配层 近远场外推 雷达散射截面
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不同亚格子模型在亚声速槽道流大涡模拟中的应用对比 被引量:3
10
作者 洪正 叶正寅 《气体物理》 2019年第1期33-44,共12页
湍流边界层流动是一种广泛存在于飞行器内部和外部的流动现象,是基础理论和模型验证的重要研究对象.能够捕捉大部分流动细节且计算量适中的大涡模拟(large-eddy simulation, LES)方法在湍流数值模拟中得到了越来越广泛的应用.文章基于... 湍流边界层流动是一种广泛存在于飞行器内部和外部的流动现象,是基础理论和模型验证的重要研究对象.能够捕捉大部分流动细节且计算量适中的大涡模拟(large-eddy simulation, LES)方法在湍流数值模拟中得到了越来越广泛的应用.文章基于格心有限差分方法,使用4阶紧致中心格式离散N-S方程无黏项,分别应用5种不同的亚格子(subgrid-scale, SGS)模型,即隐式, SM(Smagorinsky model), DSM(dynamic Smagorinsky model), WALE(wall-adapting local eddy-viscosity model)和CSM(coherent structures model),对Re=3 000, Ma=0.5的等温壁面槽道流动进行了大涡模拟研究.与实验值和直接数值模拟(direct numerical simulation, DNS)结果对比后发现,流场平均温度、平均密度等热力学量以及平均流向速度对亚格子模型不敏感,不适宜作为判断模型优劣的判据.亚格子模型在壁面附近的耗散越大,壁面摩擦速度以及阻力系数就越小.对于与速度相关的脉动量来说,不同模型得到的结果在壁面和脉动峰值附近误差比较大,中心线附近较小;显式模型结果在流向速度峰值处均高于参考值,而在展向和壁面法向速度脉动峰值处则均偏低.考虑显式的4种模型在壁面附近的涡黏系数分布, DSM和CSM曲线满足涡黏系数与无量纲壁面距离3次方成正比的分布规律, SM曲线斜率偏小而WALE曲线斜率偏大. 展开更多
关键词 槽道流 N-S方程 大涡模拟 格心有限差分法 亚格子模型
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基于阵列传感器的数据中心温度场可视化系统设计 被引量:1
11
作者 沈华峰 黑颖顿 许力 《工业控制计算机》 2012年第6期62-63,共2页
针对数据中心温度场无法实时监控的问题,采用阵列传感器采集数据,以计算流体动力学和传热学为基础,构建数据中心温度场可视化系统。详细介绍了该系统的组成和实现方法。通过分析机柜表面的温度场分布,建立热传导方程式,采用有限差分法... 针对数据中心温度场无法实时监控的问题,采用阵列传感器采集数据,以计算流体动力学和传热学为基础,构建数据中心温度场可视化系统。详细介绍了该系统的组成和实现方法。通过分析机柜表面的温度场分布,建立热传导方程式,采用有限差分法进行求解,计算结果作为边界条件,结合k-ε模型对三维温度场进行数值模拟。根据温度场模型计算结果,采用OpenGL工具开发了温度场可视化系统。 展开更多
关键词 数据中心 温度场 计算流体动力学 有限差分法
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非线性SRLW方程的二重网格块中心有限差分方法
12
作者 许洁 谢树森 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期133-138,共6页
本文研究求解非线性对称正则长波(SRLW)方程的二重网格块中心有限差分方法。二重网格法可以把非线性问题转化为在粗网格上求解小规模的非线性问题,在细网格上求解大规模的线性问题,使提高计算效率。块中心差分可同时高精度计算解及其导... 本文研究求解非线性对称正则长波(SRLW)方程的二重网格块中心有限差分方法。二重网格法可以把非线性问题转化为在粗网格上求解小规模的非线性问题,在细网格上求解大规模的线性问题,使提高计算效率。块中心差分可同时高精度计算解及其导数。对时间采用Crank-Nicolson方法进行离散。数值实验结果显示,在均匀和非均匀网格上都是二阶收敛的。二重网格法的结果与完全非线性标准块中心差分格式的数值结果相比,在精度和效率上都具有优越性。 展开更多
关键词 二重网格法 块中心有限差分方法 Crank-Nicolson方法 非线性SRLW方程 数值实验
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多孔介质中单相可压缩流体流动的算例分析
13
作者 朱文昌 范小林 《湖北师范大学学报(自然科学版)》 2023年第1期1-10,共10页
介绍了三种数值格式求解多孔介质中单相单组合可压缩流动问题。单相可压缩流体的数学模型是由连续性方程、达西定律和状态方程以及初始条件和边界条件所描述。在交错网格中,经常运用块中心有限差分方法的迎风格式离散空间。三种经典的... 介绍了三种数值格式求解多孔介质中单相单组合可压缩流动问题。单相可压缩流体的数学模型是由连续性方程、达西定律和状态方程以及初始条件和边界条件所描述。在交错网格中,经常运用块中心有限差分方法的迎风格式离散空间。三种经典的数值格式对时间项进行离散。此外,通过将数值解和解析进行解比较,验证了在单组分可压缩的情况下三种不同的数值格式的收敛性。 展开更多
关键词 块中心有限差分方法 完全显格式 完全隐格式 半隐式格式 单相可压
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海水入侵数值模拟的特征块中心差分法 被引量:6
14
作者 王震 谢树森 《应用数学学报》 CSCD 北大核心 2006年第4期633-645,共13页
本文研究二维海水入侵数值模拟的有限差分法.对关于压力的流动方程本文采用块中心差分法,对关于含盐浓度方程的对流扩散方程采用基于完全二次矩形插值的特征差分法,运用先验估计的理论和技巧得到了最佳阶L^2误差估计的结果.
关键词 海水入侵 块中心差分法 特征差分法 收敛性
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求解Cahn-Hilliard方程非线性项的两种数值格式对比
15
作者 卿欢 李晓 +1 位作者 纪光华 张辉 《数值计算与计算机应用》 CSCD 2016年第2期95-115,共21页
基于快速显式算子分裂方法,将Cahn-Hilliard方程与分子束外延(MBE)方程分裂为非线性与线性两个部分.对非线性部分,采用中心差分与半离散有限差分两种格式进行数值计算;线性部分通过拟谱方法进行精确求解.在两种格式下,通过对数... 基于快速显式算子分裂方法,将Cahn-Hilliard方程与分子束外延(MBE)方程分裂为非线性与线性两个部分.对非线性部分,采用中心差分与半离散有限差分两种格式进行数值计算;线性部分通过拟谱方法进行精确求解.在两种格式下,通过对数值解的全局Lo。误差估计,比较分析了两种格式的数值解差异以及运行效率.对于Cahn—Hilliard方程与MBE方程,两种格式的数值解一致;对Cahn—Hilliard方程的数值求解,中心差分格式的效率是半离散有限差分格式的3到6倍;在MBE方程的数值求解中,半离散有限差分格式的效率是中心差分格式的2倍. 展开更多
关键词 CAHN-HILLIARD方程 快速显式算子分裂 中心差分格式 半离散有限差分格式 运行效率.
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