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超越摄动:同伦分析方法基本思想及其应用 被引量:31
1
作者 廖世俊 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2008年第1期1-34,共34页
介绍一种新的、求解强非线性问题解析近似的一般方法——同伦分析方法.该方法从根本上克服了摄动理论对小参数的过分依赖,其有效性与所研究的非线性问题是否含有小参数无关,因此,适用范围广.此外,不同于所有其他解析近似方法,同伦分析... 介绍一种新的、求解强非线性问题解析近似的一般方法——同伦分析方法.该方法从根本上克服了摄动理论对小参数的过分依赖,其有效性与所研究的非线性问题是否含有小参数无关,因此,适用范围广.此外,不同于所有其他解析近似方法,同伦分析方法提供了一个简单的途径,确保所得到的级数解收敛,从而获得足够精确的解析近似.而且,不同于所有其他解析近似方法,同伦分析方法(HAM)提供了选取基函数之自由,从而可以选择较好的基函数,更有效地逼近问题的解.同伦分析方法为非线性问题的解析近似求解提供了一个全新的思路,为非线性问题(特别是不含小参数的强非线性问题)的求解开辟了一个全新的途径.简要描述同伦分析方法的基本思想,其在非线性力学、物理、化学、生物、金融、工程和计算数学等领域的应用举例,以及与摄动方法、Lyapunov人工小参数法、δ展开法、Adomian分解法、同伦摄动方法之区别和联系. 展开更多
关键词 非线性方程 解析近似 无穷级数 同伦分析方法 HAM
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同伦分析法在求解非线性演化方程中的应用 被引量:27
2
作者 石玉仁 许新建 +4 位作者 吴枝喜 汪映海 杨红娟 段文山 吕克璞 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期1555-1560,共6页
利用同伦分析法求解了(2+1)维改进的Zakharov-Kuznetsov方程,得到了它的近似周期解,该解与精确解符合很好.结果表明,同伦分析法在求解高维非线性演化方程时,仍然是一种行之有效的方法.同时,还对该方法进行了一定的扩展,经过扩展后的方... 利用同伦分析法求解了(2+1)维改进的Zakharov-Kuznetsov方程,得到了它的近似周期解,该解与精确解符合很好.结果表明,同伦分析法在求解高维非线性演化方程时,仍然是一种行之有效的方法.同时,还对该方法进行了一定的扩展,经过扩展后的方法能够更方便地求解更多非线性演化方程的高精度近似解析解. 展开更多
关键词 同伦分析法 改进的Zakharov-Kuznetsov方程 周期解 高维非线性演化方程
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幂律速度运动表面上磁流体在驻点附近的滑移流动 被引量:18
3
作者 朱婧 郑连存 张志刚 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2010年第4期411-419,共9页
从理论上研究了具有非线性延伸表面的磁流体在滑移流区的动量传输问题.通过Lie群变换把控制方程组转化为常微分方程组,利用同伦分析方法求得了问题的近似解析解.获得的级数解与文献中的数值解吻合得较好.另外,利用级数解分析滑移参数、... 从理论上研究了具有非线性延伸表面的磁流体在滑移流区的动量传输问题.通过Lie群变换把控制方程组转化为常微分方程组,利用同伦分析方法求得了问题的近似解析解.获得的级数解与文献中的数值解吻合得较好.另外,利用级数解分析滑移参数、磁场强度、速度比率参数、吸入喷注参数和幂律指数对流动的影响.结果显示这些参数对壁剪切力和边界层内流场有较大的影响. 展开更多
关键词 边界层 滑移流 驻点 Lie群变换 同伦分析法
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非线性演化方程孤立波的同伦分析法求解 被引量:9
4
作者 杨红娟 石玉仁 +1 位作者 段文山 吕克璞 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期3064-3069,共6页
利用同伦分析法求解了Burgers方程,得到了其扭结形孤立波的近似解析解,该解非常接近于相应的精确解.结果表明,同伦分析法可用来求解非线性演化方程的孤立波解.同时,也对所用方法进行了一定扩展,得到了Kadomtsev-Petviashvili(KP)方程的... 利用同伦分析法求解了Burgers方程,得到了其扭结形孤立波的近似解析解,该解非常接近于相应的精确解.结果表明,同伦分析法可用来求解非线性演化方程的孤立波解.同时,也对所用方法进行了一定扩展,得到了Kadomtsev-Petviashvili(KP)方程的钟形孤立子解.经过扩展后的方法能够更方便地用于求解更多非线性演化方程的高精度近似解析解. 展开更多
关键词 BURGERS方程 同伦分析法 KP方程 孤立波解
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同伦分析方法进展综述 被引量:10
5
作者 廖世俊 刘曾 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期237-273,共37页
本文简述同伦分析方法基本思想、最新理论进展及其在流体力学、固体力学、一般力学、量子力学、应用数学、金融等科学和工程领域的应用.同伦分析方法不依赖物理小参数,适用范围更广,而且提供了一种简单的途径确保级数解收敛,适用于强非... 本文简述同伦分析方法基本思想、最新理论进展及其在流体力学、固体力学、一般力学、量子力学、应用数学、金融等科学和工程领域的应用.同伦分析方法不依赖物理小参数,适用范围更广,而且提供了一种简单的途径确保级数解收敛,适用于强非线性问题.同伦分析方法已被成功应用于求解一些具有挑战性的力学问题,并获得一些全新的、从未见报道的解.这些成功的应用,证明了同伦分析方法的普遍有效性和原创性. 展开更多
关键词 同伦分析方法 解析近似 级数解 非线性微分方程
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具有多个极限环非线性动力系统的解析近似 被引量:9
6
作者 成钧 廖世俊 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第5期715-720,共6页
应用一种新的解析方法——同伦分析法,研究了一种具有多个极限环的Rayleigh振子问题.与所有其他传统方法不同,该方法不依赖于小参数,且提供了一个简便的途径以确保级数解的收敛,因此,特别适用于强非线性问题.将同伦分析法与平均法以及... 应用一种新的解析方法——同伦分析法,研究了一种具有多个极限环的Rayleigh振子问题.与所有其他传统方法不同,该方法不依赖于小参数,且提供了一个简便的途径以确保级数解的收敛,因此,特别适用于强非线性问题.将同伦分析法与平均法以及四阶的龙格库塔方法(数值解)做了比较.结果表明,平均法在强非线性情况失效,四阶的龙格库塔法不能找到非稳定的极限环,而同伦分析法不仅适用于强非线性情况,而且给出了非稳定的极限环. 展开更多
关键词 非线性振动 同伦分析法 极限环 Rayleigh振子 自治系统
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同伦分析法在求解耗散系统中的应用 被引量:8
7
作者 石玉仁 杨红娟 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期67-74,共8页
利用同伦分析法求解了KdV-Burgers方程,得到了它的解析近似解,该解与精确解符合得非常好.结果表明同伦分析法在求解某些耗散系统时,仍然是一种行之有效的方法.
关键词 同伦分析法 KdV—Burgers方程 解析解
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Effects of partial slip on flow of a third grade fluid 被引量:6
8
作者 S. Asghar M. Mudassar Gulzar M. Ayub 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2006年第5期393-396,共4页
This paper is an analytical study of the rotating flow of a third grade fluid past a porous plate with partial slip effects. It serves as a flow model for the study of polymers. The analytic solution has been determin... This paper is an analytical study of the rotating flow of a third grade fluid past a porous plate with partial slip effects. It serves as a flow model for the study of polymers. The analytic solution has been determined using homotopy analysis method (HAM). 展开更多
关键词 Partial-slip Non-Newtonian fluid Analytic solution homotopy analysis method
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高维非线性演化方程孤立波的同伦分析法求解 被引量:7
9
作者 石玉仁 汪映海 +1 位作者 杨红娟 段文山 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期6791-6796,共6页
利用同伦分析法求解了修正的Kadomtsev-Petviashvili方程,得到了它的近似孤立波解,该解与精确解符合得非常好.结果表明,同伦分析法在求解高维非线性演化方程的孤立波解时,仍然是一种行之有效的方法.
关键词 同伦分析法 修正的Kadomtsev-Petviashvili方程 孤立波解
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强非线性多自由度动力系统主共振同伦分析法研究 被引量:7
10
作者 原培新 李永强 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2010年第10期1229-1238,共10页
应用同伦分析方法(HAM)解决强非线性多自由度系统在谐波激振力下的主共振问题.同伦分析方法的有效性独立于所考虑的方程中是否含有的小参数.同伦分析方法提供了一个简单的方法,通过一个辅助参数h-来调节和控制级数解的收敛区域.两个具... 应用同伦分析方法(HAM)解决强非线性多自由度系统在谐波激振力下的主共振问题.同伦分析方法的有效性独立于所考虑的方程中是否含有的小参数.同伦分析方法提供了一个简单的方法,通过一个辅助参数h-来调节和控制级数解的收敛区域.两个具体算例表明,同伦分析方法得出的结果与修正Linstedt-Poincaré法、增量谐波平衡法的解决方案得出的结果相吻合. 展开更多
关键词 同伦分析法 主共振 强非线性 级数解 多自由度
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Nonlinear oscillations with parametric excitation solved by homotopy analysis method 被引量:5
11
作者 Jianmin Wen Zhengcai Cao 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2008年第3期325-329,共5页
An analytical technique, namely the homotopy analysis method (HAM), is used to solve problems of nonlinear oscillations with parametric excitation. Unlike perturbation methods, HAM is not dependent on any small phys... An analytical technique, namely the homotopy analysis method (HAM), is used to solve problems of nonlinear oscillations with parametric excitation. Unlike perturbation methods, HAM is not dependent on any small physical parameters at all, and thus valid for both weakly and strongly nonlinear problems. In addition, HAM is different from all other analytic techniques in providing a simple way to adjust and control convergence region of the series solution by means of an auxiliary parameter h. In the present paper, a periodic analytic approximations for nonlinear oscillations with parametric excitation are obtained by using HAM, and the results are validated by numerical simulations. 展开更多
关键词 Nonlinear oscillation Parametric excitation Series solutions homotopy analysis method
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一类燃烧模型的同伦分析解法 被引量:6
12
作者 吴钦宽 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期2654-2657,共4页
研究了一类非线性燃烧模型.利用同伦分析方法,得到了该模型的近似解.
关键词 非线性方程 燃烧模型 同伦分析法 近似解
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非线性平衡态共振声重波研究
13
作者 杨小岩 阳杰 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期276-284,共9页
声重波在海水中的传播速度接近声速,比海啸的传播速度快十倍。在以往求解共振声重波问题时只考虑了控制方程中的线性项,而省略了其中的二次项和三次项。论文基于同伦分析方法,求解声重波的完全非线性控制方程,得到精确共振条件下处于平... 声重波在海水中的传播速度接近声速,比海啸的传播速度快十倍。在以往求解共振声重波问题时只考虑了控制方程中的线性项,而省略了其中的二次项和三次项。论文基于同伦分析方法,求解声重波的完全非线性控制方程,得到精确共振条件下处于平衡态的共振声重波系。并验证了用线性控制方程求解声重波问题的合理性。 展开更多
关键词 声重波 流体共振 同伦分析方法
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基于同伦分析方法和神经网络的复杂腐蚀缺陷海底管道屈曲压力计算方法
14
作者 陈严飞 阎宇峰 +4 位作者 敖川 贾鲁生 侯富恒 高志浩 刘瑞昊 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期156-164,178,共10页
针对含复杂形状腐蚀缺陷海底管道屈曲压力计算难的问题,本研究中采用同伦分析方法对含复杂腐蚀缺陷海底管道的屈曲压力进行了计算,并用有限元方法进行了对比验证,进而根据计算结果提出了基于神经网络模型的海底管道屈曲压力的计算方法... 针对含复杂形状腐蚀缺陷海底管道屈曲压力计算难的问题,本研究中采用同伦分析方法对含复杂腐蚀缺陷海底管道的屈曲压力进行了计算,并用有限元方法进行了对比验证,进而根据计算结果提出了基于神经网络模型的海底管道屈曲压力的计算方法。结果显示:同伦分析方法可以有效、准确地计算含复杂腐蚀缺陷海底管道的屈曲压力,在相同情况下抛物线形腐蚀管道的临界屈曲压力大于椭圆形管道的临界屈曲压力。基于神经网络模型的腐蚀海底管道屈曲压力计算方法具有良好的泛化性能,可以很好地应用于工程现场的计算。 展开更多
关键词 海底管道 腐蚀缺陷 屈曲压力 同伦分析方法 神经网络模型
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Duffing简谐振子同伦分析法求解 被引量:6
15
作者 冯少东 陈立群 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2009年第9期1015-1020,共6页
利用同伦分析方法求解了Duffing简谐振子,数值确定了变形方程中的辅助参数,得到了一族响应和频率的近似周期解,该解与精确解符合很好.结果表明,同伦分析法在求解强非线性振子时,仍然是一种行之有效的方法.
关键词 Dulling简谐振子 同伦分析法 近似解
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二级齿轮非线性动态特性同伦摄动法分析
16
作者 荀超 吴海轩 王云龙 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期89-97,108,共10页
考虑时变啮合刚度、脱齿、各级齿轮啮合间的耦合关系,建立了二级齿轮传动机构的刚柔混合模型,采用同伦超越摄动法分析了机构的非线性动态特性,得到了二级齿轮机构主共振、超谐共振和亚谐共振的频响表达式。与多尺度法不同,同伦法的分析... 考虑时变啮合刚度、脱齿、各级齿轮啮合间的耦合关系,建立了二级齿轮传动机构的刚柔混合模型,采用同伦超越摄动法分析了机构的非线性动态特性,得到了二级齿轮机构主共振、超谐共振和亚谐共振的频响表达式。与多尺度法不同,同伦法的分析精度不受脱齿程度的影响。与数值积分结果的对比表明,在脱齿率达到30%以上时,同伦法较多尺度法具有明显的计算精度优势。该研究为复杂齿轮传动机构的非线性动态特性分析提供了更为精确的理论分析方法。 展开更多
关键词 多级齿轮 同伦摄动法 脱齿 非线性动态特性
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悬索主共振响应的多尺度解与同伦分析解 被引量:6
17
作者 赵珧冰 孙测世 +1 位作者 王志搴 王连华 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期571-577,共7页
利用哈密顿变分原理,引入拟静态假设,建立了悬索面内非线性运动方程,并采用Galerkin方法对其进行离散。接着运用多尺度法和同伦分析法得到了悬索前两阶模态主共振响应的近似解。为验证这两种分析方法的适用性,同时采用龙格-库塔法对方... 利用哈密顿变分原理,引入拟静态假设,建立了悬索面内非线性运动方程,并采用Galerkin方法对其进行离散。接着运用多尺度法和同伦分析法得到了悬索前两阶模态主共振响应的近似解。为验证这两种分析方法的适用性,同时采用龙格-库塔法对方程直接进行了数值积分。数值计算结果表明,随着悬索垂跨比以及振幅的增加,由多尺度法与同伦分析法得到的幅频响应曲线存在明显的定性与定量的差别,而同伦分析法结果与数值法的结果更加接近。最后比较了两种分析方法得到的位移场与索力时程响应曲线。 展开更多
关键词 悬索 主共振 多尺度法 同伦分析法 龙格-库塔法
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On the MHD squeeze flow between two parallel disks with suction or injection via HAM and HPM 被引量:2
18
作者 D. D. GANJI M. ABBASI +2 位作者 J. RAHIMI M. GHOLAMI I. RAHIMIPETROUDI 《Frontiers of Mechanical Engineering》 SCIE CSCD 2014年第3期270-280,共11页
An analysis has been performed to study the problem of magneto-hydrodynamic (MHD) squeeze flow of an electrically conducting fluid between two infinite, parallel disks. The analytical methods called Homotopy Analysi... An analysis has been performed to study the problem of magneto-hydrodynamic (MHD) squeeze flow of an electrically conducting fluid between two infinite, parallel disks. The analytical methods called Homotopy Analysis Method (HAM) and Homotopy Perturbation Method (HPM) have been used to solve nonlinear differential equations. It has been attempted to show the capabilities and wide-range applications of the proposed methods in comparison with a type of numerical analysis as Boundary Value Problem (BVP) in solving this problem. Also, the velocity fields have been computed and shown graphically for various values of physical parameters. The objective of the present work is to investigate the effect of squeeze Reynolds number, Hartmann number and the suction/injection parameter on the velocity field. Furthermore, the results reveal that HAM and HPM are very effective and convenient. 展开更多
关键词 homotopy analysis method homotopy Perturbation method incompressible flow magneto-hydrodynamic flow parallel disks
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非线性分数阶微分方程的同伦分析解法 被引量:5
19
作者 许天亮 樊晓敏 张跃进 《湘潭大学自然科学学报》 CAS 北大核心 2016年第4期6-9,共4页
针对非线性分数阶微分方程的求解问题,提出一种利用同伦分析法(HAM)的近似求解方法 .首先,合理选择辅助参数构建同伦方程.然后,通过构建零阶形变方程和高阶形变方程将原问题分解为多个线性问题,并分别求解.最后,获得在较大范围内收敛的... 针对非线性分数阶微分方程的求解问题,提出一种利用同伦分析法(HAM)的近似求解方法 .首先,合理选择辅助参数构建同伦方程.然后,通过构建零阶形变方程和高阶形变方程将原问题分解为多个线性问题,并分别求解.最后,获得在较大范围内收敛的级数解析解.数值实验表明该方法能够有效地求解非线性分数阶微分方程. 展开更多
关键词 非线性分数阶微分方程 同伦分析法 形变方程 近似解
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基于同伦分析法的威布尔分布极大似然估计 被引量:4
20
作者 张愉 何和平 田叶 《数学的实践与认识》 2022年第11期150-158,共9页
威布尔(Weibull)分布极其广泛地被应用于生存分析和可靠性分析中,其形状参数和尺度参数在应用中通常用极大似然法及其相关数值方法来估计.在统计学文献中,首次利用同伦分析法方便地找到了Weibull分布中参数极大似然估计的近似解析表达式... 威布尔(Weibull)分布极其广泛地被应用于生存分析和可靠性分析中,其形状参数和尺度参数在应用中通常用极大似然法及其相关数值方法来估计.在统计学文献中,首次利用同伦分析法方便地找到了Weibull分布中参数极大似然估计的近似解析表达式,从而对繁琐且不太可靠的数值方法提供了一个重要补充;特别地,由于利用了同伦分析法中的收敛控制参数,从而可保证得到的近似解析表达式的收敛性.蒙特卡洛模拟表明,所提出的近似解析方法具有相当高的可行性和精确性.从模拟结果可以得出,在统计学中同伦分析法可避开摄动法过分依赖小参数的缺点,且其近似解析解非常精确;利用同伦分析法,统计学中很多其它情形下的极大似然估计的近似解析表达式也可求得. 展开更多
关键词 威布尔分布 极大似然估计 同伦分析法 摄动法
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