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1.
一种复合型数值方法的改进与算法实现   总被引:3,自引:1,他引:2  
李付鹏  汪继文 《微机发展》2003,13(12):122-124
文中对原有的复合方法进行了改进,提出了一种新的复合型数值方法,这种方法解决了原方法求解含源项的问题时存在数值震荡的缺点。为了验证算法的有效性,对计算流体力学中一阶浅水波问题的两个典型的算例进行了数值模拟,在解的光滑性、锐利性等几个方面做了分析,结果表明改进后的方法既消除了数值震荡现象,又能准确地逼近真解,求出锐利的间断,是一种行之有效的数值方法。  相似文献
2.
浅水波问题的数值模拟一直是计算数学、计算流体力学的研究热点之一,采用低阶方法和高阶方法相复合的数值方法引起了人们的注意,并在水力学的数值模拟中取得了很大的成功。文中对三种复合型的数值方法,即Lax-Wendroff(LW)格式与Lax-Friedrichs(LF)格式的复合算法,Upwind格式与Lax-Wendroff(LW)格式的复合算法,WENO格式与LW格式的复合算法,进行了分析比较和改进,并就计算流体力学中的一维浅水波方程的两个算例分别做了数值对比试验,在解的光滑性、锐利性,计算速度等几个方面做了比较,模拟结果表明三种方法均能准确捕捉激波又不产生非物理震荡。  相似文献
3.
浅水波问题的数值模拟一直是计算数学、计算流体力学的研究热点之一,采用低阶方法和高阶方法相复合的数值方法引起了人们的注意,并在水力学的数值模拟中取得了很大的成功.文中对三种复合型的数值方法,即Lax-Wendroff(LW)格式与Lax-Friedrichs(LF)格式的复合算法,Upwind格式与Lax-Wendroff(LW) 格式的复合算法,WENO格式与LW格式的复合算法,进行了分析比较和改进,并就计算流体力学中的一维浅水波方程的两个算例分别做了数值对比试验,在解的光滑性、锐利性,计算速度等几个方面做了比较,模拟结果表明三种方法均能准确捕捉激波又不产生非物理震荡.  相似文献
4.
文中对原有的复合方法进行了改进,提出了一种新的复合型数值方法,这种方法解决了原方法求解含源项的问题时存在数值震荡的缺点.为了验证算法的有效性,对计算流体力学中一阶浅水波问题的两个典型的算例进行了数值模拟,在解的光滑性、锐利性等几个方面做了分析,结果表明改进后的方法既消除了数值震荡现象,又能准确地逼近真解,求出锐利的间断,是一种行之有效的数值方法.  相似文献
5.
近年来,自然景物的模拟一直是计算机图形学中最具挑战性的问题之一。关于山、水、云、烟、火焰等自然景物的模拟,在计算机游戏、影视、广告等各种领域中有着广泛的用途。作为自然景物模拟的重要内容,对流水、波浪的模拟正日益引起人们的关注。本文基于二维浅水波方程模型,给出了一种实现水波动画的数值模拟方法。和以往的方法不同的是,本文既没有去特意构造具体的波形函数,也没有去求解复杂的Navier-Stokes方程,而是基于二维浅水波方程模型,采用隐式半拉格朗日积分方法进行求解,在保证稳定性的同时,可以允许大时间步长。实践证明,用该算法模拟水波,效果比较真实,而且在普通的PC平台上即可满足一般动画的实时需求。  相似文献
6.
针对日益受到关注的液体晃动问题,提出了一种基于浅水波理论的研究方案.该方案采用浅水波理论而非势流理论导出系统控制方程,并通过哈密顿体系表达;利用中心有限差分法和Stormer-Verlet算法进行空间和时间离散;模拟了不同初值条件下的液体晃动情况并对比分析了影响系统非线性响应的主要因素.结果表明,基于浅水波理论能有效解决液体晃动问题;与Euler格式对比,Stormer-Verlet算法精度较高;除共振外对于系统非线性响应的影响容器初始位移比初始速度更显著;非共振情况一定条件下,充液容器运动过程中液体晃动能起到阻尼作用.  相似文献
7.
为精确模拟浅水波非线性演化过程中的动边界,提出一种基于位移的Hamilton变分原理,并进而导出一种基于位移的浅水方程(Shallow Water Equation based on Displacement,SWE D).SWE D以位移为基本未知量,可以精确满足动边界处的零水深要求并精确捕捉动态边界位置,且解具有协调性.在Hamilton变分原理的框架下,分别采用有限元和保辛积分算法对该浅水方程进行空间离散和时间积分,可有效地处理不平水底情况,保证对非线性演化进行长时间仿真的精度.数值算例表明该方法适用于浅水动边界问题的数值模拟.  相似文献
8.
不同于传统流体力学,在Lagrange坐标下推导浅水波方程.若将水平位移作为基本变量,则推导出的浅水波数学模型可描述为固体力学的非线性大位移问题.运用不可压缩条件,通过变分原理推导出位移法浅水波方程,给出椭圆函数形式的行波解,并分析孤波解产生的条件.该基础研究建立了在分析结构力学中分析浅水波问题的理论基础,有利于进一步开展水动力学的研究.  相似文献
9.
针对视频数据噪声及计算误差造成重建流体高度场时域跳变的问题, 提出一种视频数据驱动的流体表面模型生成方法。首先, 在折射的流体表面重建算法基础上, 利用水下场景视频数据生成初始流体表面高度场; 其次, 为了提高模型的时间连贯性, 用数据驱动方式获取浅水波模拟关键参数的最优值; 最后改进了浅水波模拟的计算求解过程, 并将其作为物理约束来修正初始模型。基于真实数据的实验结果表明, 该方法能够有效平滑流体模型高度场的跳变, 使水体表面重建结果更加准确和连贯。  相似文献
10.
光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)法是近二十年来发展起来的一种纯的拉格朗日无网格粒子方法.由于它计算空间导数时不需要使用网格并且具有自适应性质,从而避免了高维拉氏网格法中的网格缠结和扭曲的麻烦,被广泛地应用到了各种领域.通过介绍SPH方法并结合浅水波方程,引入处理边界问题常用的虚粒子方法.利用SPH方法结合虚粒子的方式讨论了对于溃坝问题中常见的漂浮物和障碍物的模拟,并通过数值实验的方式证明了此方法在模拟复杂流体运动上的可行性,为SPH方法的进一步发展和广泛应用奠定了基础.  相似文献
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