不同土壤类型的粗糙地面电磁散射特性及布儒斯特效应研究

土壤表面散射特性对大地遥感等问题有着重要应用,地面对雷达波束的镜面反射是造成镜像干扰的主要原因,利用粗糙地面的布儒斯特效应将有效削弱镜面反射。采用四成分土壤介电模型计算不同类型土壤的介电常数,以二维高斯粗糙面模拟实际地面,引入锥形入射波来克服粗糙面的边缘衍射;应用基于物理意义的双网格法(PBTG)结合稀疏矩阵规范网格法(SMCG)计算分析土壤类型和湿度对地面散射特性的影响,进一步探究了粗糙地面布儒斯特效应随土壤类型、湿度及入射波频率等的变化关系。分析表明:土壤类型和湿度等因素对地面散射特性及布儒斯特效应均会产生不同程度的影响。研究成果对于不同土壤类型的地面环境遥感探测以及削弱镜像干扰提供了理论支撑。     

基于GPU-CUDA并行的虚拟网格有限差分法求解器

基于CPU/GPU异构体系架构的流体力学并行计算已经成为当前CFD研究领域的重点之一。该文自主开发了一高效虚拟网格法并行求解器以模拟绕动边界的不可压缩流动问题,基于GPU的计算统一设备架构(Computing Unified Device Architecture,CUDA)并行编程模型对该求解器进行加速。该文模型采用有限差分法在交错直角网格上求解不可压缩Navier-Stokes方程,采用虚拟网格通过在浸入边界内布置有限数量的虚拟网格(固体内部但邻近流体的网格)以计及浸入边界对流场的影响。通过合理分配线程块内线程数量,减少主机与设备之间的数据通信,充分利用共享内存和高效求解泊松方程,提高并行效率。为验证该并行求解器的精度和效率,对静止流体中二维振荡圆柱和三维振荡球体算例进行模拟,研究发现：GPU并行求解器相比于CPU串行求解器在不同网格上均获得至少一个量级的加速比,且网格数量越多,加速效果越好,在二维细网格上获得100倍以上的加速比,在三维较细网格上获得超过4 000倍的加速比。     

边界奇异权法在复合型裂纹计算中的应用

将边界奇异权法引入无网格方法中,通过对移动最小二乘近似(MLS)形函数进行修正,实现了本质边界条件在结点处的精确施加.将其应用于线弹性断裂力学问题的求解,计算了复合型裂纹的应力强度因子,分析了裂尖附近应力场,并与完全变换法的计算结果进行了对比.     

基于多重网格法的三维有限元程序设计

为了提高普通有限元方法在解决大型工程计算问题时的收敛性和准确性.文中在普通有限元方法的网格信息预处理过程和迭代求解过程中加入了多重网格方法的迭代方法和校正技术,使其与有限元方法有机地结合在一起,成功地构造了一种多重网格有限元法,并用FORTRAN95语言编写了面向对象的源代码SAFEM.数值验证表明,此方法收敛稳定、快速,且具有很高的精度,在加密网格与ABAQUS网格同样的条件下,能使其数值解与理论解的相对误差在1%之内,比ABAQUS解的相对误差稍低,而计算时间远远短于ABAQUS的求解时间,显示出极大的工程实用价值.     

B样条小波权函数无网格法及其在杆、板结构中的应用

以三次B样条小波函数作为权函数,设计了一种无网格实用算法.以一维杆和二维板结构为例,分别采用基于Gauss权函数、三次样条权函数与三次B样条小波权函数的无网格算法进行仿真分析.计算结果表明,本文算法得到的位移、应力近似解与精确解在多尺度、稳定性方面具有比其他权函数更好的拟合效果.本文研究拓宽了无网格法在工程结构分析中的...     

岩体Ⅱ型裂纹扩展的无网格法数值模拟

针对裂缝扩展这个岩土工程数值分析中的难点问题以及以往无网格法处理本征边界条件的困难,采用滑动Kriging插值法代替滑动最小二乘法,构造了一种具备Kronecker δ性质无网格法形函数,从而使位移已知边界条件的处理得以简化.该方法能较好地模拟裂尖附近的奇异应力问题以及裂纹扩展等非连续问题,在此基础上对岩体Ⅱ型断裂问题进行了分析,模拟追踪了岩体Ⅱ型裂纹扩展路径并与已知试验结果进行了对比.结果表明,数值模拟的结果与试验结果非常吻合,验证了所得计算结果的可靠性.     

基于改进型无网格Galerkin法研究沥青路面表面裂纹

应用线弹性断裂力学理论结合改进型无网格方法研究沥青路面表面裂纹。改进型无网格法是基于一种改进的移动最小二乘（animproved moving least-squares,IMLS）近似。IMLS近似比现有的移动最小二乘（moving leas--squares,MLS）近似有更高的计算效率和精度,且不会导致系统方程产生病态。算例表明,该方法能较好地模拟裂纹扩展路径,有助于更好地了解沥青路面的开裂行为。     

Two-Dimensional Euler Adaptive Mesh Method on Detonation

The adaptive mesh refinement(AMR)method is applied in the 2-D Euler multi-component elastic-plastic hydrodynamics code(MEPH2Y).It is applied on detonation.Firstly,the AMR method is described,including a conservative spatial interpolation,the time integration methodology with the adapitve time increment and an adaptive computational region method.The advantage of AMR technique is exhibited by numerical examples,including the 1-D C-J detonation and the 2-D implosion ignited from a single point.Results show th...     

求解半线性椭圆问题的牛顿-瀑布型两层网格法

选取一对合适的步长使用中心差分格式离散半线性椭圆问题形成粗网格和细网格,使用三次样条插值算子将粗网格上高精度近似解插值到细网格为其提供初始值,结合牛顿法提出了牛顿-瀑布型两层网格法．数值实验表明该算法具有稳健性强、计算效率高的优点．     

考虑粗糙表面特征等温弹流渐开线直齿齿轮的数值分析

采用了Patir and cheng的平均流动模型，通过联立求解弹流基本方程组，获得渐开线齿轮啮合过程的油膜压力、膜厚，并分析了啮合过程中表面粗糙度对齿轮传动最小膜厚和压力的影响。采用多重网格法，使计算具有快速收敛性和数值稳定性。