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时间分数阶Fisher方程的高精度数值解法
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作者 王晶 陈雪娟 朱小娟 《厦门大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1124-1131,共8页
[目的]时间分数阶Fisher方程可以描述流体力学、热核反应、等离子体物理和传染病传播等问题中的非线性现象.但关于该方程高效的数值格式研究成果较少,且大多采用差分法对方程进行离散.为了使分数阶Fisher方程得到更广泛的应用,本文给出... [目的]时间分数阶Fisher方程可以描述流体力学、热核反应、等离子体物理和传染病传播等问题中的非线性现象.但关于该方程高效的数值格式研究成果较少,且大多采用差分法对方程进行离散.为了使分数阶Fisher方程得到更广泛的应用,本文给出一种求解非线性时间分数阶Fisher方程的高精度数值解法.[方法]在空间上,采用Fourier-Galerkin谱方法进行离散得到一组关于时间的非线性常微分方程组;在时间上,采用谱延迟校正法对时间常微分方程组进行迭代校正,得到高精度的数值解.[结果]该数值解法结合了Fourier-Galerkin谱方法和谱延迟校正法的特点,具有精度高、稳定性好、储存量小及计算时间快等优点.最后通过数值算例验证了所构造的数值格式在时间和空间方向上都能达到高阶精度.[结论]将Fourier-Galerkin谱方法与谱延迟校正法相结合,计算时间分数阶Fisher方程的数值解.通过计算误差范数,验证了所构造的数值格式的稳定性和收敛性.对比差分法所构造的数值格式,本文构造的数值格式在时空方向上都能够达到高阶精度,并且运行速度更快. 展开更多
关键词 时间分数阶Fisher方程 谱延迟校正法 fourier-Galerkin谱方法 稳定性 收敛性
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一种利用Nystrom离散与FFT快速褶积的散射地震波并行计算方法 被引量:3
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作者 徐杨杨 孙建国 商耀达 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2877-2887,共11页
利用数值方法解Lippermann-Schwinger(L-S)方程的主要困难在于系数矩阵存储和线性方程组求解.这主要是因为L-S方程的积分部分是一个空间褶积,在离散后将导致一个满秩矩阵,进而形成一个大型或超大型代数方程组.因此,在利用L-S解决地震波... 利用数值方法解Lippermann-Schwinger(L-S)方程的主要困难在于系数矩阵存储和线性方程组求解.这主要是因为L-S方程的积分部分是一个空间褶积,在离散后将导致一个满秩矩阵,进而形成一个大型或超大型代数方程组.因此,在利用L-S解决地震波散射问题时,一般是利用散射级数法而非数值方法.然而,散射级数法的计算精度和收敛性强烈地依赖于速度扰动的强度,而克服这种依赖性的一个可能的途径就是对现有的数值方法进行改进或是建立新的数值求解方案.在这种思想指导下,首先对L-S方程进行改写,得到一个与原L-S方程等价的积分方程(等价L-S方程).然后,对等价L-S方程进行逐点归一化处理,并利用Nystrom法对经归一化处理的等价L-S方程(归一化等价L-S方程)进行离散,并用FFT计算空间褶积.之所以这样选择是由于归一化等价L-S方程经Nystrom法离散生成的系数阵为一个Toeplitz阵,可利用其Toeplitz性质降低存储空间;而FFT可以将矩矢空间褶积转化为乘积,且积分核部分只要计算一次即可.进一步,为节约正演计算时间,设计了进程级和线程级相结合的MPI+OpenMP并行模式.数值试验表明,与传统的积分方程数值算法相比,利用等价L-S方程、Nystrom离散和FFT快速褶积的计算方案可极大地降低存储需求,进而在保证精度的同时提高计算效率. 展开更多
关键词 L-s积分方程 快速傅里叶变换 Nystrom法 MPI%PLUs%OpenMP并行
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基于傅里叶近似法的S-RM细观损伤过程研究
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作者 章涵 胡新丽 吴爽爽 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期1955-1965,共11页
为了明确土石混合体(S-RM)的细观损伤演化过程,基于现场水平推剪试验,采用离散元数值模拟方法,开展S-RM水平推剪数值实验研究,分析S-RM的力学特性和细观损伤演化特征.基于傅里叶近似法,提出微裂纹各向异性定量评价方法.根据S-RM变形破... 为了明确土石混合体(S-RM)的细观损伤演化过程,基于现场水平推剪试验,采用离散元数值模拟方法,开展S-RM水平推剪数值实验研究,分析S-RM的力学特性和细观损伤演化特征.基于傅里叶近似法,提出微裂纹各向异性定量评价方法.根据S-RM变形破坏过程中微裂纹各向异性演化特征,划分了S-RM水平推剪细观损伤阶段,通过分析各细观损伤阶段的裂纹扩展特征及发展规律,揭示了S-RM剪切滑动面形成机理.试验结果表明,微裂纹各向异性程度随着剪切位移的增加而增强,当主裂纹形成后不再有明显变化,微裂纹主要分布在0°~45°与135°~180°;微裂纹的产生主要由于颗粒间的拉应力导致,拉裂纹的各向异性程度明显大于剪切裂纹;土体中微裂纹的贯通导致多条宏观裂纹的形成,由于块石的翻转宏观裂纹逐渐扩展形成一条绕石宏观主裂纹,S-RM沿着主裂纹滑移形成绕石剪切滑动面;滑动面的倾角为34°,与主裂纹倾角和微裂纹在0°~90°的平均角度一致. 展开更多
关键词 土石混合体(s-RM) 傅里叶近似法 水平推剪试验 离散元方法 微裂纹 细观损伤演化过程
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电压暂降分析方法研究 被引量:49
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作者 周林 吴红春 +2 位作者 孟婧 徐会亮 马永强 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期1010-1016,共7页
电压暂降问题随着敏感电力电子设备的大量应用而显得十分突出,而供电可靠性评价又未纳入暂降指标。为此,简要介绍了电压暂降的基本概念、主要特点和问题现状,详细论述了应用于电压暂降的实测统计法、随机预估法、基于变换域的方法(包括... 电压暂降问题随着敏感电力电子设备的大量应用而显得十分突出,而供电可靠性评价又未纳入暂降指标。为此,简要介绍了电压暂降的基本概念、主要特点和问题现状,详细论述了应用于电压暂降的实测统计法、随机预估法、基于变换域的方法(包括短时傅立叶变换、小波变换、S变换及Hilbert-Huang变换)、瞬时无功功率理论、分形分析方法、数学形态学等各种分析方法的基本原理、主要特点及适用范围,对各种方法作出比较总结后得出了小波变换和S变换这两种方法应用于电压暂降分析时在几种性能指标上取得较好效果的结论,最后指出了电压暂降问题今后的研究方向及工作重点。 展开更多
关键词 电压暂降 小波变换 短时傅立叶变换 s变换 数学形态学 分析方法
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含缺陷半无限条形体中热波多重散射与温度分布 被引量:3
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作者 马晓波 谈和平 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期1453-1458,共6页
基于双曲型热传导方程,采用复变函数方法,对含圆柱缺陷半无限条形体中的热波散射进行了研究.给出了热波散射问题的一般解.温度波由调制光束在材料表面激发,缺陷表面的边界条件为绝热,板条上下表面的边界条件是等于环境温度.分析计算了... 基于双曲型热传导方程,采用复变函数方法,对含圆柱缺陷半无限条形体中的热波散射进行了研究.给出了热波散射问题的一般解.温度波由调制光束在材料表面激发,缺陷表面的边界条件为绝热,板条上下表面的边界条件是等于环境温度.分析计算了几何参量和物理参量对测试表面温度分布的影响,特别是热波波长对温度变化的影响,并给出了非透明体表面温度变化数值结果.研究成果为红外热波成像、物理反问题、内部缺陷评估等问题中的分析研究提供了理论基础和参考数据. 展开更多
关键词 fourier导热 热波 多重散射 复变函数方法 亚表面缺陷
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