广义神经传播型非线性拟双曲方程(组)的初值问题与半无界域上的初边值问题

本文讨论广义神经传播型非线性拟双曲方程(组)的初值问题与半无界域上的初边值问题,给出了在有界域内允许非线性项系数有奇性而又适用于无界域的较为广泛的增长条件.     

广义神经传播型非线性拟双曲方程(组)的初边值问题与周期边界问题的整体解

本文研究广义神经传播型非线性拟双曲方程及相应的方程组的初边值问题与周期边界问题,在某些非线性项下方有界及一些非线性项与其各一阶偏导数满足一定的增长条件下,得到了整体强解的存在与唯一性;对解的光滑性,也作了详细的讨论.     

近似到O(μ2)阶完全非线性的Boussinesq水波方程

为了获得具有更优性能的波浪传播数学模型,对一组近似到O(μ2)阶完全非线性的Boussinesq方程进行了改进,加强过程保留高阶非线性项,改进后的方程色散性能和非线性性能均有提高.该方程可以简化为多个以水深平均速度表达的二阶Boussinesq类水波方程.理论分析了加强对方程二阶非线性和三阶非线性的影响,并将其同传统加强方式进行了比较,结果表明,含高阶非线性项的加强方式得到的方程性能更好.基于该方程,在非交错网格下建立了基于有限差分方法的高精度数值模型.利用数值模型模拟波浪在潜堤上的传播变形,探讨了2种不同加强方式以及非线性对数值结果的影响,结果表明,加强过程保留高阶非线性的方程模拟结果更佳.     

非线性脉搏波在具有外周组织的动脉内传播的理论模型

本文提出了一个新的非线性脉搏波在动脉内传播的理论模型,推导了一个新的血管一外周组织系统的非线性运动方程组,在其中仅含血管壁和流体的应力以及血管的非线性几何。这组运动方程与代表血液流动的Navier-Stokes方程和连续性方程以及流体和血管壁本构方程相结合,可用数值方法来求解非线性脉搏波在动脉内的传播。     

近似到O(m2)阶完全非线性的Boussinesq水波方程

近岸波浪是设计海岸工程的重要环境荷载,准确地模拟波浪场要求所采用数学模型具有较好的适用性,为了获得具有更优性能的波浪传播数学模型,对一组近似到 O(μ2)阶完全非线性的 Boussinesq 方程进行了改进研究。不同于传统的改进方式,加强过程保留了高阶非线性项,改进后方程色散性能和非线性性能均得到了改善。该方程可以简化到多个以水深平均速度表达的二阶 Boussinesq 类水波方程。从理论方面分析了加强对方程二阶非线性和三阶非线性的影响并将其同传统加强方式进行了比较,结果表明含高阶非线性项的加强方式得到的方程性能更好。进而基于该方程,在非交错网格下建立了基于有限差分方法的高精度数值模型。利用数值模型模拟波浪在潜堤上的传播变形,探讨了两种不同加强方式以及非线性对数值结果的影响,结果表明加强过程保留高阶非线性的方程模拟结果更佳,该改进方式为其他类方程非线性改进提供了参考.     

一类高维非线性色散耗散波动方程的有限元分析

非线性色散耗散波动方程 ,可以用来研究非线性弹性杆中纵向形变波传播及弱非线性作用下空间变换离子声波传播问题 .有限元法是现代数值分析求解各类偏微分方程的重要方法之一 .它具有网格剖分灵活 ,适用区域广泛 ,精度高等特点 .对一类高维非线性色散耗散波动方程 ,运用有限元数值分析方法 ,给出了问题的变分形式和有限元解空间 ,构造了半离散有限元格式和非线性全离散有限元格式 .证明了这两个有限元格式解的存在唯一性 .特别是对非线性全离散有限元格式 ,为了能运用Brouwer不动点原理和压缩映射原理 ,定义并证明了一个压缩映射 .最后 ,利用椭圆投影 ,对这两个格式进行了误差分析 ,得到了有限元解与原方程精确解间的最优L2 模和H1模误差估计     

非线性波在动脉内传播的理论

提出了一个新的非线性脉搏波在动脉内传播的理论模型,推导了一个新的血管壁一外周组织系统的非线性运动方程组。这组运动方程与代表血液流动的粘性不可压缩运动的方程、连续方程以及流体和血管壁本构方程相结合,可用数值方法求解非线性脉搏波在动脉内的传播。其数值解包含压力脉搏波、血流速度波和血流量波以及血管壁的波动和变形等。     

弹性应力波理论中的非线性问题分析

本文在线性应变条件下,导出应力波在弹性材料中传播的非线性运动方程。指出方程的非线性是由其材料本身非线性及其变形运动时的非线性性质引起,所以称之为非线性问题。在Eulerian描述下,对一维线性应变非线性运动方程进行分析求解。     

非线性波在动脉内传播的数值研究

伍时桂和李兆治所建设的非线性波传播方程组是做了某些数学简化和变换。无条件稳定的三时间层加权隐式差分方法和SIMPLE方法,分别用来求解动脉壁的运动方程和血液流动方程,得到了包括血液的压力、速度和流量以及动脉壁的位移和速度等非线性脉搏波传播的完全数值解。     

非均匀Kerr介质中畸形波的特性研究

以Kerr介质中二维各向异性空间孤子的传输方程为研究对象,对非均匀(2+1)维非线性薛定谔方程畸形波的动力学特性进行了分析和研究.利用相似变换和直接假设,构建出了非均匀(2+1)维非线性薛定谔方程的一阶、二阶畸形波解,深入讨论了畸形波在不同色散介质中的传播特性,包括幅值和位置等.所得结果可用于描述光纤中出现的一些物理现象.     

考虑横向惯性效应非线性粘弹性杆的应变波

基于D′Alembert原理和虚功原理推导了考虑横向惯性效应下三次材料非线性粘弹性杆的基本控制方程,在有限小振幅的前提下利用多重时间尺度法及行波法,导出了反应应变畸变的MKdV-Burgers方程,在此基础上进一步推广应用双曲正切函数法得到了应变MKdV-Burgers方程激波形式的精确解,结果表明:该杆在软非线性材料的条件下可能存在激波,其传播速度与阻尼系数的平方成正比,与色散系数成反比;波宽则与阻尼成反比,与色散系数成正比,并且该种波的传播速度低于线弹性波速.     

一种新型缓坡度方程和抛物型波浪方程

通过对弱非线性水波在非平整海底上传播的三阶演化修正方程的简化,推导出一种新型缓坡度方程和抛物型波浪方程。     

轴压圆柱壳受径向扰动时非线性波的传播

以弹性圆柱壳受轴压作用下的静力平衡状态为参考构形,对其受径向扰动时非线性波的传播特征进行了研究.采用由环向对数应变描述的非线性应变-位移关系,建立了支配受轴压圆柱壳径向轴对称运动的非线性波动方程.借助约化摄动法(Reductive Perturbation Technique,RPT),由可解条件导出了非线性Sc¨hrodinger方程(Nonlinear Sch¨rodinger,NLS).采用行波法求解NLS方程,给出了周期波解及退化条件下的包络孤立子解.对亮孤子和暗孤子存在的条件分析表明:轴向压应力的取值对解的性质有重要影响.由Hirota提出的直接法得到了双孤子解的表达形式.     

基于蛙跳格式的弱非线性水波数值模型

为了较好地模拟非线性波浪传播变形,采用Beji和Nadaoka(1996)的弱非线性Boussinesq水波方程,在非交错网格下建立数值模型.数值计算中,模型中时间导数项采用蛙跳格式,空间一次导数项采用采用5点4阶精度格式,其他导数项采用2阶精度格式.利用模型计算了潜堤、椭圆型浅滩和凹型浅滩三个地形上的波浪传播变形,再现了波浪传播中的变浅、折射、绕射以及反射等现象.潜堤算例比较了测量点处的波面时间历程,椭圆型浅滩算例比较了均方波高值,凹型浅滩算例比较了沿中心线的各次谐波值,模拟结果与相应的实验值的比较可见吻合程度较好.这说明蛙跳格式可以用于数值求解弱非线性的Boussinesq水波方程,其数值模拟效果合理,可用于波浪场的实际模拟.     

一类非线性色散耗散波动方程的整体强解

研究一类从非线性弹性中纵向杆形变传播及弱线性作用下空间变换离子声波传播问题中提出的具有色散项与耗散项的四阶非线性波动方程在n维空间中有界域上的Dirichlet初边值问题.其中,半线性项f(u)与u的符号相同,并满足一定的增长条件.首先定义了位势井,借助该位势井实现对势能的控制,而后利用Galerkin方法证明了若满足一定的条件,则此问题存在整体强解.这些结果拓展了整体解存在所满足的增长性条件,并为进一步研究方程的其他性质提供了理论基础.     

一阶变时滞非线性差分方程解的振动准则

在线性差分方程和非线性常时滞差分方程的基础上,通过极限与求和的方法证明了一阶变时滞非线性差分方程的非振动解具有的一些性质;进而利用反证法,假设方程有一非振动解,结合均值不等式法,得出与条件矛盾的结果.得到了一阶变时滞非线性差分方程在不同条件下所有解的振动准则,推广和改进了线性差分方程和非线性常时滞差分方程已有的相关结果.     

在任意动力荷载作用下具有有效自由度的非线性系统的一些解析算法(英文)

具有有限自由度的非线性动力系统(线性系统为其特例)的动力设计方法,通过非线性连接装置(具有非线性特性的阻尼器、或者是阶跃性地启动和退出工作的联系)与其它的单元和结构连接.在这种算法中,与线性系统对应的算符写于运动方程的左边,而非线性算符置于方程的右边.具有这种形式的运动方程的解可以表示为线性系统振型的叠加,从而可以把方程分解为n个类似于单自由度系统的具有非线性项lr的方程.利用Duhamel积分,得到的方程转化为n个非线性积分方程.虚拟力值在每一个步长上通过叠代得到了进一步的精确化.在本文中展示的非线性隔振系统设计结果及其它一些问题的解答,尤其是具有阻尼器的系统的设计,展示了在任意荷载作用下,在强非线性系统的设计中本算法具有很好的收敛性和精度.     

非均匀组织医学超声非线性传播仿真

为了实现仿真医学超声波在非均匀组织中的传播过程,建立超声非线性传播计算模型.由软组织中一阶非线性波动方程推导得出"声压-质点振动速度"耦合超声非线性波动方程以降低求解复杂度.采用k空间方法对非线性波动方程组求解,在保证数值计算精度的同时降低计算的内存占用量和计算时间.通过与一维问题的解析解和二维问题的时域有限差分(FDTD)求解结果对比,验证所述模型的精度.在空间采样率为声波波长的1/9、Courant-Friedrichs-Lewy(CFL)数为0.3的情况下,所述模型的平方误差为0.012 5%,而时域有限差分方法(FDTD)的平方误差为42.5%.利用体腹壁组织数字模型,进行医学超声谐波成像仿真,验证谐波成像较基波成像能够提高深部组织区域的图像质量.     

一类高维非线性色散耗散波动方程的有限元分析

非线性色散耗散波动方程，可以用来研究非线性弹性杆中纵向形变波传播及弱非线性作用下空间变换离子声波传播问题．有限元法是现代数值分析求解各类偏微分方程的重要方法之一．它具有网格剖分灵活，适用区域广泛，精度高等特点．对一类高维非线性色散耗散波动方程，运用有限元数值分析方法．给出了问题的变分形式和有限元解空间，构造了半离散有限元格式和非线性全离散有限元格式．证明了这两个有限元格式解的存在唯一性．特别是对非线性全离散有限元格式，为了能运用Brouwer不动点原理和压缩映射原理．定义并证明了一个压缩映射．最后，利用椭圆投影，对这两个格式进行了误差分析，得到了有限元解与原方程精确解间的最优L^2模和H^1模误差估计．     

一阶迎风差分格式求解非线性对流扩散方程的精度

采用一阶迎风格式分别对一维线性对流扩散方程和非线性对流扩散方程进行了求解,检验了一阶迎风格式用于求解一维线性对流扩散方程和一维非线性对流扩散方程的适用性.多个计算算例的结果表明:一阶迎风差分格式用于求解线性对流扩散方程的结果不甚理想,但用于求解非线性对流扩散方程时能获得相当精度.工程计算中,该格式可用于求解水流运动方程,但不宜用于求解被水流输移的物质对流扩散方程.