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波动数值模拟中的外推型人工边界条件 被引量:5
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作者 邢浩洁 李小军 +3 位作者 刘爱文 李鸿晶 周正华 陈苏 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1480-1495,I0005,共17页
当前波动数值模拟中的人工边界条件(artificial boundary condition,ABC)数量繁多,但用于串联它们的理论及公式体系还需进一步完善,以便在复杂波动问题模拟中更准确地选取ABC并评估其性能.本工作发展一种外推型人工边界条件理论,将一系... 当前波动数值模拟中的人工边界条件(artificial boundary condition,ABC)数量繁多,但用于串联它们的理论及公式体系还需进一步完善,以便在复杂波动问题模拟中更准确地选取ABC并评估其性能.本工作发展一种外推型人工边界条件理论,将一系列利用临近边界一组节点在前若干时刻的运动来外推人工边界节点运动的经典ABC纳入一个体系.这些ABC包括廖氏透射边界(multi-transmittig formula,MTF)、旁轴近似边界、Higdon边界以及Givoli-Neta、Hagstrom-Warburton、AWWE辅助变量边界等.针对现有边界公式存在的不足,分别提出一种引入多个人工波速进行优化的MTF公式(离散公式)和一种定义在统一局部坐标之上并采用多个人工波速作为控制参数的统一Higdon边界公式(连续公式或微分方程形式ABC),作为外推型ABC的两个基本公式.这二者是最简单实用的外推型ABC,其他同类ABC大多可以由它们转化得到,或者通过某种等价的中间形式与之相关联.数值试验证实了理论的正确性,并初步展示了多人工波速ABC比传统单一人工波速ABC所具有的优势.研究结果不仅具有重要理论价值,还为更好地解决具有差异较大的多种物理波速的复杂波动,如大纵横波速比的软土介质中波动或海洋声学、气象学中的频散波动等的ABC问题提供了实用方法. 展开更多
关键词 波动数值模拟 人工边界条件 时空外推 边界精度控制原理 多人工波速
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物理驱动深度学习波动数值模拟方法及应用 被引量:7
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作者 陈苏 丁毅 +3 位作者 孙浩 赵密 王进廷 李小军 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期272-282,共11页
近年来,物理先验融合数据的深度学习方法求解以偏微分方程为理论基础的正反演问题已成为交叉学科热点.针对地震工程波动数值模拟,本文阐明了物理驱动深度学习方法PINN的数学概念及实现方式,以无源项一维波动为例,开展了相关理论模型构建... 近年来,物理先验融合数据的深度学习方法求解以偏微分方程为理论基础的正反演问题已成为交叉学科热点.针对地震工程波动数值模拟,本文阐明了物理驱动深度学习方法PINN的数学概念及实现方式,以无源项一维波动为例,开展了相关理论模型构建,并与解析解及有限差分方法进行对比,分析了PINN方法与其他数值算法模拟波场的相对范数误差,验证了物理驱动深度学习方法求解波动问题的可行性.采用物理驱动深度学习方法并结合谱元法形成的稀疏初始波场数据,开展了二维波动数值模拟,实现了自由边界条件及起伏地表等典型工况的模拟,并给出了时序波场分布特性.更换不同的初始条件,测试了神经网络的泛化精度,提出可显著提高网络训练效率的迁移学习方法.通过与谱元法的结果对比,验证了本文方法模拟均质场地、空间不均匀及复杂地形场地波动问题的可靠性.结果表明,物理驱动深度学习方法具备无网格、精细化模拟等优势,并可实现自由地表及侧边界波场透射等数值模拟条件. 展开更多
关键词 物理信息深度学习 神经网络 波动数值模拟 内源波动 边界条件
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气压式调压室水位波动试验与数值模拟
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作者 马家敏 李乐 季奎 《人民长江》 北大核心 1990年第7期21-27,共7页
为了满足电站负荷变化,或者由于外界的扰动,调压室系统水体常常发生波动现象。调压室系统水体波动的形态,如波动幅值大小、波动周期、波动衰减率及波动稳定性等,是工程技术人员关注的问题。调压室水位波动性能的研究是调压系统的主要研... 为了满足电站负荷变化,或者由于外界的扰动,调压室系统水体常常发生波动现象。调压室系统水体波动的形态,如波动幅值大小、波动周期、波动衰减率及波动稳定性等,是工程技术人员关注的问题。调压室水位波动性能的研究是调压系统的主要研究课题之一。本文根据气压式调压室水位波动的控制方程,编制了气压式调压室水位波动数值模拟程序,对波动的全过程进行数值摸拟。 展开更多
关键词 气压式调压室 水位波动 波动数值模拟 流量调节 等出力调节 控制方程 波动周期 初始条件 数值模拟程序 波动性能
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透射边界与谱元法的结合及对波动模拟精度的改进 被引量:16
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作者 于彦彦 丁海平 刘启方 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期13-22,共10页
实现与高精度的谱元法具有一致精度的人工边界条件,对基于谱元法的波动数值模拟具有重要意义。给出了具有多阶精度的多次透射公式(MTF)与节点不等间距分布的谱元法的结合方法,并在通用的采用显式Newmark预估校正式和并行计算技术的谱元... 实现与高精度的谱元法具有一致精度的人工边界条件,对基于谱元法的波动数值模拟具有重要意义。给出了具有多阶精度的多次透射公式(MTF)与节点不等间距分布的谱元法的结合方法,并在通用的采用显式Newmark预估校正式和并行计算技术的谱元程序SPECFEM2D和SPECFEM3D中实现。利用改进后的谱元程序模拟了二维和三维模型下波源问题的响应,模拟结果与程序自带的黏性边界的结果及远置解的对比表明,结合MTF的谱元程序显著提高了对边界处大角度入射的体波及面波的吸收效果,消除了黏性边界存在的漂移现象。高阶MTF是与高精度的谱元法相匹配的边界条件。 展开更多
关键词 谱元法 多次透射公式 一致精度 波动数值模拟 体波 面波
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透射边界条件在波动谱元模拟中的实现:一维波动 被引量:10
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作者 邢浩洁 李鸿晶 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期367-379,共13页
多次透射公式(multi-transmitting formula,MTF)是一种具有普适性的局部人工边界条件,但其在近场波动数值模拟中一般与有限元法结合.由于波动谱元模拟的数值格式与有限元格式有极大的不同,传统的MTF在谱元离散格式中无法直接实现.为了... 多次透射公式(multi-transmitting formula,MTF)是一种具有普适性的局部人工边界条件,但其在近场波动数值模拟中一般与有限元法结合.由于波动谱元模拟的数值格式与有限元格式有极大的不同,传统的MTF在谱元离散格式中无法直接实现.为了使物理概念清楚、精度可控的多次透射人工边界条件能够适应波动谱元模拟的需求,首先指出多次透射边界与谱元离散格式结合的基本问题,并分析了空间内插和时间内插两种方案的可行性.然后从空间内插角度出发,提出基于拉格朗日多项式插值模式的MTF谱元格式,并采用一种简单内插方法实现高阶MTF.最后通过一维波动数值试验检验这些MTF谱元格式的精度,并讨论其数值稳定性.结果表明:对于一、二阶MTF,几种格式的精度相当;对于三、四阶MTF,基于谱单元位移模式插值的格式精度最高.相反,随着插值多项式阶次的升高,不同MTF格式的稳定临界值逐步降低,但是所有格式均在人工波速大大超过物理波速时才可能发生失稳. 展开更多
关键词 波动数值模拟 谱元法 多次透射边界 MTF 数值稳定性 数值精度
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缝洞型储层错格伪谱法模拟 被引量:6
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作者 刘炯 马坚伟 +1 位作者 杨慧珠 巴晶 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2008年第6期723-727,611+742,共7页
文中对传统伪谱法和其改进的错格伪谱法从理论方法及实例试算进行了分析及对比,总结了错格伪谱法的优点。通过脉冲序列一阶微分算例更加突出了错格伪谱法微分的局部化优点;通过二维声波的算例验证了错格伪谱法的正确性;通过不均匀介质... 文中对传统伪谱法和其改进的错格伪谱法从理论方法及实例试算进行了分析及对比,总结了错格伪谱法的优点。通过脉冲序列一阶微分算例更加突出了错格伪谱法微分的局部化优点;通过二维声波的算例验证了错格伪谱法的正确性;通过不均匀介质中弹性波的算例验证了错格伪谱法比传统伪谱法有更高的精度。最后用错格伪谱法模拟了不均匀缝洞型储层介质中弹性波的传播问题。 展开更多
关键词 波动方程数值模拟 传统伪谱法 错格伪谱法 缝洞型储层
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多次透射公式飘移问题的控制方法 被引量:2
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作者 孔曦骏 邢浩洁 +1 位作者 李鸿晶 周正华 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期3097-3109,共13页
多次透射公式(multi-transmitting formula, MTF)是在近场波动数值模拟中一种广泛应用的人工边界条件,具有形式简单、精度可控和通用性好的优点,但高阶MTF与有限元方法相结合有时会出现飘移问题.现有的几种MTF消飘方法往往会显著地影响... 多次透射公式(multi-transmitting formula, MTF)是在近场波动数值模拟中一种广泛应用的人工边界条件,具有形式简单、精度可控和通用性好的优点,但高阶MTF与有限元方法相结合有时会出现飘移问题.现有的几种MTF消飘方法往往会显著地影响边界精度,为此本文提出一种新的消飘因子修正MTF格式,能够在较高精度水平下实现对飘移问题的有效控制.该方法保持MTF的一次透射项不变,仅对各高次透射误差项进行修正,从而大幅降低了因消飘因子造成的精度损失.消飘因子设置格式确保在零频和零波数情形下能够满足GKS准则,从理论上保证了消飘目标的实现.进一步给出该方法的高阶统一形式,并将传统的消飘因子修正MTF的方法归结为该统一形式的一个特例.通过反射系数分析,证明本文方法不仅具有精度优势,而且消飘因子选取的适应性更强、取值范围更广.数值算例表明,本文的消飘因子对波动能量比较集中的法向和小角度透射波动的模拟精度影响很小,在控制高阶MTF飘移问题和保持模拟精度方面,均能够取得明显效果. 展开更多
关键词 波动数值模拟 人工边界条件 多次透射公式 飘移失稳 消飘因子
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Pressure Drop Fluctuations in Periodically Fluctuating Pipe Flow 被引量:1
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作者 高璞珍 刘廷浩 +1 位作者 杨婷 谭思超 《Journal of Marine Science and Application》 2010年第3期317-322,共6页
Experiments were conducted to study characteristics of flow when flow is fluctuating.The experimental results showed a phase difference between the flow rate and the pressure drop fluctuations.This phase difference be... Experiments were conducted to study characteristics of flow when flow is fluctuating.The experimental results showed a phase difference between the flow rate and the pressure drop fluctuations.This phase difference between the fluctuating flow rate and pressure drop was analyzed for laminar flow.Analysis showed that the phase difference changes with the period of the flow fluctuation, the pipe radius, the density and the dynamic viscosity of the liquid.Fluctuating pipe flow was then numerically simulated.Results of the numerical simulation were compared with theoretical values and experimental results.It was shown that, when the flow rate fluctuates with time as a sine wave, the pressure drop fluctuates with the same periodicity, and there is a phase difference between them. 展开更多
关键词 flow fluctuation pressure drop flow rate phase difference
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Numerical Simulation of Motion Response of an Offshore Observation Platform in Waves 被引量:8
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作者 Yuanchuan Liu Decheng Wan 《Journal of Marine Science and Application》 2013年第1期89-97,共9页
Offshore observation platforms are required to have great ability to resist waves when they are operating at sea. Investigation on the motion characteristics of the platforms in the sea can provide significant referen... Offshore observation platforms are required to have great ability to resist waves when they are operating at sea. Investigation on the motion characteristics of the platforms in the sea can provide significant reference values during the platform design procedure. In this paper, a series of numerical simulation on the interaction of a triple-hulled offshore observation platform with different incident waves is carried out. All of the simulations are implemented utilizing our own solver naoe-FOAM-SJTU, which is based and developed on the open source tools of OpenFOAM. Duration curves of motion characteristics and loads acting on the platform are obtained, and a comparison between the results of the amplitude in different incident waves is presented. The results show that the solver is competent in the simulation of motion response of platforms in waves. 展开更多
关键词 offshore observation platform motion characteristics naoe-FOAM-SJTU solver finite volume method (FVM) pressure-implicit-split-operator (PISO)
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