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区域压缩PINN算法在双曲守恒律方程求解中的应用
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作者 张蕊 郑素佩 +1 位作者 董安国 汪浏博 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期935-941,共7页
为捕捉双曲守恒律方程间断,提高算法求解精度,本文应用区域压缩PINN(physics-informed neural networks)算法对双曲守恒律方程近似求解。首先,对物理方程添加速度梯度监测函数,以此识别和压缩大梯度区域;随后,针对不同初始条件的双曲守... 为捕捉双曲守恒律方程间断,提高算法求解精度,本文应用区域压缩PINN(physics-informed neural networks)算法对双曲守恒律方程近似求解。首先,对物理方程添加速度梯度监测函数,以此识别和压缩大梯度区域;随后,针对不同初始条件的双曲守恒律方程,设定相应的大梯度区域压缩控制系数,降低其在损失函数中占的比重;最后,将带有速度梯度权重项的损失函数放入神经网络中训练,通过最小化损失函数学习方程在整个区域上的解。利用区域压缩PINN算法求解各种经典双曲守恒律问题,通过对满足不同初始条件的一维和二维双曲守恒律方程进行数值模拟,并与经典PINN算法结果进行比较,验证了区域压缩PINN算法的良好性能。 展开更多
关键词 双曲守恒律方程 PINN算法 区域压缩 梯度权重 激波
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五阶WENO有限差分法在线性双曲守恒律方程中的应用 被引量:2
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作者 汤淑芳 林贤坤 +1 位作者 覃柏英 秦文东 《广西科技大学学报》 CAS 2015年第1期90-95,共6页
利用五阶WENO格式离散空间导数,三阶Runge-kutta法离散时间导数,探讨了五阶WENO有限差分法在线性双曲守恒律方程中的应用.经过经典数值算例的验证,结果表明五阶WENO有限差分法可实现线性双曲守恒律方程高精度、高分辨率和本质无振荡的求... 利用五阶WENO格式离散空间导数,三阶Runge-kutta法离散时间导数,探讨了五阶WENO有限差分法在线性双曲守恒律方程中的应用.经过经典数值算例的验证,结果表明五阶WENO有限差分法可实现线性双曲守恒律方程高精度、高分辨率和本质无振荡的求解,也可实现流体力学中运动界面高精度、高分辨率的追踪. 展开更多
关键词 WENO 数值计算 双曲守恒律方程 界面追踪
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求解双曲守恒律方程的高次有限元方法 被引量:1
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作者 李祥贵 李明新 《石油大学学报(自然科学版)》 CSCD 北大核心 2001年第4期112-117,共6页
将Galerkin高次有限元应用于双曲守恒律的Hamilton Jacobi方程 ,得到了求解双曲守恒律的一类数值格式。这类格式在CFL条件下具有TVD性质 ,在更强的条件下 ,其半离散格式的数值解收敛于守恒律方程的熵解。数值结果表明 ,这类格式具有较... 将Galerkin高次有限元应用于双曲守恒律的Hamilton Jacobi方程 ,得到了求解双曲守恒律的一类数值格式。这类格式在CFL条件下具有TVD性质 ,在更强的条件下 ,其半离散格式的数值解收敛于守恒律方程的熵解。数值结果表明 ,这类格式具有较高的分辨激波的能力。 展开更多
关键词 GALERKIN有限元 守恒 HAMILTON-JACOBI方程 双曲守恒律方程 高次有限元方法
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机器学习在求解一维双曲守恒律方程中的应用 被引量:3
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作者 赵青宇 郑素佩 李霄 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期229-236,共8页
双曲守恒律方程对空气动力学、物理学和海洋学等众多领域问题的计算有着重大意义,本文应用机器学习框架下的BP神经网络对双曲守恒律方程近似求解。首先,采用熵稳定格式及基于自适应移动网格的熵稳定格式所得多个时间层的数值解构造网络... 双曲守恒律方程对空气动力学、物理学和海洋学等众多领域问题的计算有着重大意义,本文应用机器学习框架下的BP神经网络对双曲守恒律方程近似求解。首先,采用熵稳定格式及基于自适应移动网格的熵稳定格式所得多个时间层的数值解构造网络输入,采用高分辨率熵稳定格式所得对应的多个时间层的数值解构造网络输出,并对数据集作归一化处理。随后,利用三层的BP神经网络训练数据,从而得到性能良好的神经网络,以实现对任一给定时间层节点处数值解的预测。最后,通过五个数值算例表明该算法适用于该类问题的解决,数值结果分辨率高,且无非物理振荡产生。 展开更多
关键词 双曲守恒律方程 机器学习 BP神经网络 熵稳定格式 自适应移动网格
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高分辨率双曲守恒律方程的TVD格式的数值模拟
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作者 张池平 陈敬义 +1 位作者 刘秀菊 张苹苹 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第4期7-11,共5页
提出了二维双曲守恒律方程的一种改进有界总变差不增(TVD)格式,并用Roe方法推广到方程组中,最后用气动力学方程组进行了数值计算,计算结果表明:在间断处,消除了振荡、不抹平接触间断,而且格式保持一致二阶精度,提高了分... 提出了二维双曲守恒律方程的一种改进有界总变差不增(TVD)格式,并用Roe方法推广到方程组中,最后用气动力学方程组进行了数值计算,计算结果表明:在间断处,消除了振荡、不抹平接触间断,而且格式保持一致二阶精度,提高了分辨率. 展开更多
关键词 分辨率 TVD格式 数值模拟 双曲守恒律方程
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双曲型守恒律方程的自适应间断Galerkin方法
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作者 陈浩 苏剑 +1 位作者 王尚锦 朱明雷 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2013年第2期231-242,共12页
工程实际中的许多间断问题,例如空气动力学中的激波问题,其数学模型大都是非线性双曲守恒律方程.本文在Runge-Kutta间断Galerkin(RKDG)框架下,结合h型自适应方法处理了一维非线性守恒律方程初值问题和初边值问题.此方法不仅能准确描述... 工程实际中的许多间断问题,例如空气动力学中的激波问题,其数学模型大都是非线性双曲守恒律方程.本文在Runge-Kutta间断Galerkin(RKDG)框架下,结合h型自适应方法处理了一维非线性守恒律方程初值问题和初边值问题.此方法不仅能准确描述间断的出现和位置,而且还能在间断附近适当加密网格,提高计算效率.最后,数值算例验证了算法的有效性. 展开更多
关键词 双曲守恒律方程 间断Galerkin有限元 h自适应方法
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求解双曲守恒律及其对流扩散方程的中心迎风方法
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作者 刘彩侠 封建湖 《动力学与控制学报》 2005年第1期19-23,共5页
提出了一种新的求解双曲守恒律方程(组)的四阶半离散中心迎风差分方法.空间导数项的离散采用四阶CWENO(central weighted essentially non-oscillatory)的构造方法,使所得到的新方法在提高精度的同时,具有更高的分辨率.使用该方法产生... 提出了一种新的求解双曲守恒律方程(组)的四阶半离散中心迎风差分方法.空间导数项的离散采用四阶CWENO(central weighted essentially non-oscillatory)的构造方法,使所得到的新方法在提高精度的同时,具有更高的分辨率.使用该方法产生的数值粘性要比交错的中心格式小,而且由于数值粘性与时间步长无关,从而时间步长可根据稳定性需要尽可能的小. 展开更多
关键词 对流扩散方程 迎风 求解 双曲守恒律方程 时间步长 差分方法 构造方法 导数项 半离散 高精度 分辨率 稳定性 四阶 粘性 数值 交错
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稳态双曲守恒律问题的快速扫描WCNS方法
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作者 陈勋 蒋艳群 +1 位作者 张旭 胡迎港 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2022年第5期763-774,共12页
非线性稳态双曲守恒律问题广泛存在于流体力学、优化控制、图像处理等领域,因此设计了求解此类问题的快速扫描加权紧致非线性格式(WCNS)。首先,在模型方程中引入时间导数项,将稳态问题转化为时间相关问题。方程通量导数采用三阶WCNS格... 非线性稳态双曲守恒律问题广泛存在于流体力学、优化控制、图像处理等领域,因此设计了求解此类问题的快速扫描加权紧致非线性格式(WCNS)。首先,在模型方程中引入时间导数项,将稳态问题转化为时间相关问题。方程通量导数采用三阶WCNS格式计算,时间导数采用三阶TVD Runge-Kutta方法计算。其次,结合Gauss-Seidel型迭代方法和有限次交替扫描顺序的快速扫描策略用于加快算法收敛速度。最后数值结果表明:快速扫描WCNS方法能达到三阶设计精度且具有很好的激波捕捉能力;相比未引入快速扫描策略的TVD Runge-Kutta WCNS方法,快速扫描WCNS方法收敛速度更快,计算效率更高。 展开更多
关键词 快速扫描方法 加权紧致非线性格式 稳态问题 双曲守恒律方程 计算效率
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求解浅水波方程的半离散中心迎风方法
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作者 刘彩侠 封建湖 郑素佩 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期246-249,共4页
将Jin's的界面方法应用到求解双曲守恒型方程的半离散中心迎风方法中,给出了一种新的求解浅水波方程的半离散中心迎风差分方法。对于源项,不是采用传统的单元均值而是采用单元界面处的值来近似,使所得格式对稳定态的求解是均衡的。... 将Jin's的界面方法应用到求解双曲守恒型方程的半离散中心迎风方法中,给出了一种新的求解浅水波方程的半离散中心迎风差分方法。对于源项,不是采用传统的单元均值而是采用单元界面处的值来近似,使所得格式对稳定态的求解是均衡的。且已证明所给的二阶精度的求解格式保持水深的非负性,这一特性使其能够较好的处理干河床问题。使用该方法产生的数值粘性(与O(Δ2r-1)同阶)要比交错的中心格式小(与O(Δx2r/Δt)同阶),而且由于数值粘性与时间步长无关,从而时间步长可根据稳定性需要尽可能的小,因此适用于稳定态的求解。 展开更多
关键词 浅水波方程 半离散中心迎风格式 双曲守恒律方程
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一种改进型内嵌特征压缩机制的智能间断指示器
10
作者 冯亦葳 刘铁钢 +2 位作者 吕丽丽 许亮 涂国华 《气体物理》 2024年第4期9-26,共18页
高精度高分辨率数值格式是模拟高速含激波复杂流动最有效的计算方法之一,而其中对于激波等间断结构的捕捉和辨识,是设计鲁棒的高精度高分辨率数值格式的关键问题之一。借助先验的数理知识及人工神经网络(artificial neural network,ANN... 高精度高分辨率数值格式是模拟高速含激波复杂流动最有效的计算方法之一,而其中对于激波等间断结构的捕捉和辨识,是设计鲁棒的高精度高分辨率数值格式的关键问题之一。借助先验的数理知识及人工神经网络(artificial neural network,ANN)方法,构造了一种改进型内嵌“特征压缩”机制的智能间断指示器,以提高高精度格式框架下间断捕捉的精准度。该间断指示器模型是通过借助先验的数学物理知识进行预建模,然后借助数据驱动方法学习模型中的待定参数而得到。这使得间断指示器模型形式简洁,在训练过程中具有小样本依赖的优势,还使训练后的模型具备计算复杂度低、数理可解释等优秀性质,且其一维形式可以自然地推广到高维非结构网格下的方程组中。已证明该间断指示器模型包含两种间断捕捉机制,即基于特征压缩的激波捕捉机制和基于大梯度跳跃的膨胀波起点、接触间断捕捉机制。一系列数值实验结果验证了所构造的间断指示器对于流场不同间断类型的捕捉精准性。 展开更多
关键词 人工智能 双曲守恒律方程 高速流数值模拟 高分辨率数值格式 间断指示器
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一种基于WENO重构的半离散中心迎风格式 被引量:1
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作者 胡彦梅 陈建忠 封建湖 《动力学与控制学报》 2005年第2期54-59,共6页
通过三阶WENO重构和半离散中心迎风数值通量的结合,给出了一种求解双曲型守恒律方程的三阶半离散中心迎风格式.格式保持了中心差分格式方法简单的优点.数值计算的结果表明该方法具有较高的分辨率.
关键词 迎风格式 半离散 重构 双曲守恒方程 中心差分格式 数值计算 分辨率 三阶 求解
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移动网格变形法的应用及其修正方法
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作者 陈冬冬 宋松和 唐玲艳 《航空计算技术》 2007年第5期10-13,共4页
运用Liao提出的动态型移动网格变形法求解二维双曲型守恒律方程组。由于计算过程中误差的影响,我们无法严格控制网格节点分布,导致实际获得的网格与理论所要求的网格存在偏差,因此为了衡量变形法移动网格的质量,给出质量参数的定义,结... 运用Liao提出的动态型移动网格变形法求解二维双曲型守恒律方程组。由于计算过程中误差的影响,我们无法严格控制网格节点分布,导致实际获得的网格与理论所要求的网格存在偏差,因此为了衡量变形法移动网格的质量,给出质量参数的定义,结合稳态型移动网格变形法对已得网格进行修正,并将该修正方法运用到具体算例,从数值结果可以看出,本方法是可行而且有效的。 展开更多
关键词 移动网格变形法 双曲守恒方程 误差参数 网格修正
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一种TVD方法在三维非结构网格中的应用
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作者 高二 宋松和 《航空计算技术》 2008年第5期14-17,共4页
以三维非结构网格的显式有限体积法为基础,采用了一种TVD方法求解三维Euler方程,使用Roe通量来计算网格单元边界处的守恒量通量。为了验证方法的可行性,用该方法模拟三维爆炸问题,得出的结论是我们的方法可行,稳定且有效。
关键词 TVD方法 双曲守恒方程 三维非结构网格 有限体积法
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MmB DIFFERENCE SCHEMES FOR TWODIMENSIONAL HYPERBOLIC CONSERVATION LAWS
14
作者 ZHENGHua-sheng ZHAONing 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI 2004年第4期253-257,共5页
A new class of second order accuracy semidiscrete difference schemes is presented for the two-dimensional nonlinear scalar hyperbolic conservation laws. It is based on flux splitting, piecewise linear cell-averaged re... A new class of second order accuracy semidiscrete difference schemes is presented for the two-dimensional nonlinear scalar hyperbolic conservation laws. It is based on flux splitting, piecewise linear cell-averaged reconstruction and upwind property in the spatial discretization. By using TVD Runge-Kutta time discretization method, the full discrete scheme is obtained and its MmB property is proved. The extension to the two-dimensionalnonlinear hyperbolic conservation law systems is straightforward by using component-wise manner. The main advantage is simple: no Riemann problem is solved, and so field-by-field decomposition is avoided and the complicated computation is reduced. Numerical results of two-dimensional Euler equations of compressible gas dynamics verify the accuracy and robustness of the method. 展开更多
关键词 hyperbolic conservation laws MmB diffe-rence scheme flux splitting cell-averaged reconstruction
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