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直流电阻率法三维各向异性多尺度有限元数值模拟
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作者 齐彦福 伍亮 +5 位作者 曹华科 李貅 孙乃泉 戚志鹏 周建美 刘文韬 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3605-3617,共13页
在使用传统数值方法模拟大规模各向异性复杂地质模型三维直流电场分布时,需要进行大范围精细网格剖分,导致计算量巨大.为了提高计算效率,本文开发了直流电阻率法三维各向异性多尺度有限元正演模拟算法.通过在多尺度网格上并行求解局部... 在使用传统数值方法模拟大规模各向异性复杂地质模型三维直流电场分布时,需要进行大范围精细网格剖分,导致计算量巨大.为了提高计算效率,本文开发了直流电阻率法三维各向异性多尺度有限元正演模拟算法.通过在多尺度网格上并行求解局部偏微分方程的边值问题,构造多尺度基函数,将小尺度电性信息反映到大尺度上.然后,通过在大尺度粗网格上求解原电流传导问题,实现大规模复杂介质模型快速正演.针对由于网格大小与非均质目标尺寸相近引起的共振效应,本文采用过采样技术,压制共振误差,提高多尺度有限元法的计算精度.为了检验本文算法的准确性,我们首先建立了各向异性层状介质模型,通过与解析解进行对比,验证了本文算法的精度.在此基础上,建立了具有复杂结构的三维各向异性电阻率模型.通过与精细网格上传统有限元正演结果进行对比,我们发现本文算法在保证计算精度的同时具有更高的计算效率.最后,进一步分析了过采样技术以及多尺度网格粗细比对多尺度有限元算法的数值精度和计算效率的影响,进而为多尺度有限元最佳参数的设定提供指导. 展开更多
关键词 多尺度有限元 各向异性 直流电阻率 三维正演 过采样
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多尺度有限单元法求解非均质多孔介质中的三维地下水流问题 被引量:15
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作者 叶淑君 吴吉春 薛禹群 《地球科学进展》 CAS CSCD 2004年第3期437-442,共6页
应用多尺度有限单元法模拟非均质多孔介质中的三维地下水流问题。与传统有限单元法相比 ,多尺度有限单元法的基函数具有能反映单元内参数变化的优点 ,所以这种方法能在大尺度上抓住解的小尺度特征获得较精确的解。在介绍多尺度有限单元... 应用多尺度有限单元法模拟非均质多孔介质中的三维地下水流问题。与传统有限单元法相比 ,多尺度有限单元法的基函数具有能反映单元内参数变化的优点 ,所以这种方法能在大尺度上抓住解的小尺度特征获得较精确的解。在介绍多尺度有限单元法求解非均质多孔介质中三维地下水流问题的基本原理之后 ,对参数水平方向渐变垂直方向突变的非均质多孔介质中的三维地下水流和Borden实验场的三维地下水流分别用多尺度有限单元法和传统等参有限单元法进行了计算 ,结果表明在模拟高度非均质多孔介质中的三维地下水流问题时 ,多尺度有限单元法比传统有限单元法有效 ,既节省计算量又有较高的精度 ;在模拟非均质性弱的多孔介质中的三维地下水流问题时 ,多尺度有限单元法虽然也能在大尺度上获得较为精确的解 ,但效果不明显。 展开更多
关键词 多尺度有限单元法 非均质 多孔介质 三维地下水流数值模拟
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基于离散缝洞网络模型的缝洞型油藏混合多尺度有限元数值模拟 被引量:10
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作者 张娜 姚军 +1 位作者 黄朝琴 王月英 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期473-478,共6页
针对缝洞型油藏具有多尺度特征,基于离散缝洞网络模型,建立了Darcy/Stokes-Brinkman多尺度耦合数学模型,采用多尺度混合有限元方法,对缝洞型油藏的流体流动问题进行了研究。阐述了多尺度混合有限元方法的基本原理,推导得到了Darcy/Stoke... 针对缝洞型油藏具有多尺度特征,基于离散缝洞网络模型,建立了Darcy/Stokes-Brinkman多尺度耦合数学模型,采用多尺度混合有限元方法,对缝洞型油藏的流体流动问题进行了研究。阐述了多尺度混合有限元方法的基本原理,推导得到了Darcy/Stokes-Brinkman多尺度模型的多尺度混合有限元计算格式。数值计算结果表明,在大尺度模型上进行计算能够捕捉到小尺度上的流动特征;相对于传统有限元,多尺度混合有限元能够捕捉小尺度上的非均质特征而具有更高的计算精度,在保证计算精度的同时能够减少计算量。 展开更多
关键词 油藏数值模拟 多尺度混合有限元 缝洞 多尺度
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扩展的多尺度有限元法基本原理 被引量:9
4
作者 张洪武 吴敬凯 +1 位作者 刘辉 付振东 《计算机辅助工程》 2010年第2期3-9,共7页
阐述一种适用于非均质材料力学性能分析的扩展的多尺度有限元法(Extended Multiscale Finite Element Method,EMsFEM)的基本原理.该方法的基本思想是利用数值方法构造能反映胞体单元内部材料非均质影响的多尺度基函数,在此基础上求得粗... 阐述一种适用于非均质材料力学性能分析的扩展的多尺度有限元法(Extended Multiscale Finite Element Method,EMsFEM)的基本原理.该方法的基本思想是利用数值方法构造能反映胞体单元内部材料非均质影响的多尺度基函数,在此基础上求得粗网格层次的等效单元刚度阵,从而在粗网格尺度上对原问题进行求解,很大程度地减少计算量.以该方法进行的具有周期和随机微观结构的材料计算示例,通过与传统有限元法的结果比较,说明这一方法的有效性.EMsFEM的优势在于,能容易地进行降尺度计算,可较准确地求得单元内部的微观应力应变信息,在非均质材料强度和非线性分析中有很大的应用潜力. 展开更多
关键词 扩展的多尺度有限元法 基函数 非均质材料 降尺度计算
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多尺度有限元法及其应用研究进展 被引量:7
5
作者 范颖 王磊 章青 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2012年第3期90-94,共5页
简单回顾多尺度有限元法的基本思想与发展历程,探讨多尺度有限元法基函数的构造及其边界条件的选取,详细介绍该方法在断裂力学、结构健康监测、地下水流模拟、材料科学等领域中的应用,并对多尺度有限元法的发展前景进行展望。
关键词 多尺度有限元 断裂力学 结构健康监测 地下水流模拟 复合材料 综述
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基于多尺度混合有限元的离散裂缝两相渗流数值模拟 被引量:8
6
作者 张庆福 黄朝琴 +2 位作者 姚军 王月英 李阳 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第13期1392-1401,共10页
裂缝性介质通常具有多尺度特征,离散裂缝模型虽具有计算精度高、拟真性好的优点,但传统数值方法在解决此类多尺度流动问题时,难以突破计算量大的瓶颈,不利于实际应用.对此,本文将离散裂缝模型和多尺度混合有限元相结合,仅需进行宏观大... 裂缝性介质通常具有多尺度特征,离散裂缝模型虽具有计算精度高、拟真性好的优点,但传统数值方法在解决此类多尺度流动问题时,难以突破计算量大的瓶颈,不利于实际应用.对此,本文将离散裂缝模型和多尺度混合有限元相结合,仅需进行宏观大尺度计算,通过多尺度基函数来刻画小尺度裂缝精细流动特征,在保证计算精度的同时降低了计算量.在小尺度上,采用模拟有限差分法构建离散裂缝模型的多尺度基函数,该方法不仅具有良好的局部守恒性,而且适用于任何复杂离散裂缝网格.文章详细阐述了离散裂缝模型多尺度混合有限元两相流动数值计算格式的建立,重点介绍了如何使用模拟有限差分法构建离散裂缝模型的多尺度基函数,并采用超样本技术进一步提高计算准确性.数值结果表明,本文计算方法不仅能够准确捕捉离散裂缝性介质中的精细流动特征,而且具有很高的计算效率. 展开更多
关键词 裂缝性介质 多尺度混合有限元法 离散裂缝模型 模拟有限差分 两相渗流
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Multiscale Finite Element Method for Coupling Analysis of Heterogeneous Magneto-Electro-Elastic Structures in Thermal Environment
7
作者 Xinyue Li Xiaolin Li Hangran Yang 《Journal of Applied Mathematics and Physics》 2024年第9期3099-3113,共15页
Magneto-electro-elastic (MEE) materials, a new type of composite intelligent materials, exhibit excellent multifield coupling effects. Due to the heterogeneity of the materials, it is challenging to use the traditiona... Magneto-electro-elastic (MEE) materials, a new type of composite intelligent materials, exhibit excellent multifield coupling effects. Due to the heterogeneity of the materials, it is challenging to use the traditional finite element method (FEM) for mechanical analysis. Additionally, the MEE materials are often in a complex service environment, especially under the influence of the thermal field with thermoelectric and thermomagnetic effects, which affect its mechanical properties. Therefore, this paper proposes the efficient multiscale computational method for the multifield coupling problem of heterogeneous MEE structures under the thermal environment. The method constructs a multi-physics field with numerical base functions (the displacement, electric potential, and magnetic potential multiscale base functions). It equates a single cell of heterogeneous MEE materials to a macroscopic unit and supplements the macroscopic model with a microscopic model. This allows the problem to be solved directly on a macroscopic scale. Finally, the numerical simulation results demonstrate that compared with the traditional FEM, the multiscale finite element method (MsFEM) can achieve the purpose of ensuring accuracy and reducing the degree of freedom, and significantly improving the calculation efficiency. 展开更多
关键词 multiscale finite element method MAGNETO-ELECTRO-ELASTIC Multifield Coupling Numerical Base Functions
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裂缝性介质多尺度深度学习模型 被引量:6
8
作者 张庆福 姚军 +2 位作者 黄朝琴 李阳 王月英 《计算物理》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期665-672,共8页
结合人工神经网络建立裂缝介质多尺度深度学习流动模型.基于一套粗网格和一套细网格,通过在粗网格上训练数据,多尺度神经网络能够以较少的自由度训练出准确的神经网络.并在粗网格上通过求解局部流动问题获得多尺度基函数,结合神经网络... 结合人工神经网络建立裂缝介质多尺度深度学习流动模型.基于一套粗网格和一套细网格,通过在粗网格上训练数据,多尺度神经网络能够以较少的自由度训练出准确的神经网络.并在粗网格上通过求解局部流动问题获得多尺度基函数,结合神经网络进一步得到精细网格的解.基于离散裂缝的流动方程可视为多层网络,网络层数依赖于求解时间步数.阐述裂缝介质多尺度机器学习数值计算格式的建立,介绍如何使用多尺度算法构建离散裂缝模型的多尺度基函数,并采用超样本技术进一步提高计算准确性.数值结果表明,多尺度有限元算法与机器学习结合是一种有效的流体流动模拟算法. 展开更多
关键词 多尺度有限元方法 深度学习 离散裂缝模型 流动模拟 裂缝介质
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Extended multiscale finite element method for mechanical analysis of heterogeneous materials 被引量:5
9
作者 Hong-Wu Zhang·Jing-Kai Wu·Jun L·Zhen-Dong Fu State Key Laboratory of Structural Analysis for Industrial Equipment, Department of Engineering Mechanics, Faculty of Vehicle Engineering and Mechanics, Dalian University of Technology,Dalian 116024,China 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2010年第6期899-920,共22页
An extended multiscale finite element method (EMsFEM) is developed for solving the mechanical problems of heterogeneous materials in elasticity.The underlying idea of the method is to construct numerically the multi... An extended multiscale finite element method (EMsFEM) is developed for solving the mechanical problems of heterogeneous materials in elasticity.The underlying idea of the method is to construct numerically the multiscale base functions to capture the small-scale features of the coarse elements in the multiscale finite element analysis.On the basis of our existing work for periodic truss materials, the construction methods of the base functions for continuum heterogeneous materials are systematically introduced. Numerical experiments show that the choice of boundary conditions for the construction of the base functions has a big influence on the accuracy of the multiscale solutions, thus,different kinds of boundary conditions are proposed. The efficiency and accuracy of the developed method are validated and the results with different boundary conditions are verified through extensive numerical examples with both periodic and random heterogeneous micro-structures.Also, a consistency test of the method is performed numerically. The results show that the EMsFEM can effectively obtain the macro response of the heterogeneous structures as well as the response in micro-scale,especially under the periodic boundary conditions. 展开更多
关键词 Extended multiscale finite element method Heterogeneous material Base function Downscaling computation
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非均质材料动力分析的广义多尺度有限元法 被引量:6
10
作者 卓小翔 刘辉 +1 位作者 楚锡华 徐远杰 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第2期378-386,共9页
自然界和工程中的大部分材料都具有多尺度特征,当考察尺度小到一定程度后,都将表现出非均质性.针对非均质材料的动力问题,提出了一种广义多尺度有限元方法,其基本思想是利用静态凝聚法以及罚函数法构造能够反映单元内部材料非均质特性... 自然界和工程中的大部分材料都具有多尺度特征,当考察尺度小到一定程度后,都将表现出非均质性.针对非均质材料的动力问题,提出了一种广义多尺度有限元方法,其基本思想是利用静态凝聚法以及罚函数法构造能够反映单元内部材料非均质特性的多尺度位移基函数.与传统扩展多尺度有限元法中的基函数构造方式不同,广义多尺度有限元法的基函数无需通过在子网格域上多次求解椭圆问题得到,而可直接通过矩阵运算获得.其主要步骤如下:利用数值基函数将一个非均质单胞等效为一个宏观单元,进而形成整个结构的等效刚度矩阵,并得到宏观网格的节点位移,最后再次利用数值基函数得到微观尺度上的位移结果.该广义多尺度有限元法是扩展多尺度有限元法的一种新的拓展,可模拟具有更加复杂几何的非均质单胞的力学行为.通过数值算例,模拟了非均质材料的静力问题、广义特征值问题以及瞬态响应问题,计算结果表明:在边界条件一样的情况下,广义多尺度有限元法的计算结果与传统有限元的计算结果保持高度一致.与传统有限元相比,该方法在保证计算精度的同时极大地提高了计算效率.研究结果表明,广义多尺度有限元法能够很好地模拟非均质单胞的力学行为,具有良好的工程应用潜力. 展开更多
关键词 非均质材料 动力分析 广义多尺度有限元法 基函数
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人工电磁材料的多尺度分析 被引量:5
11
作者 逯贵祯 殷红成 +1 位作者 李彦霏 韦笑 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第6期1124-1128,1262,共6页
研究人工电磁材料多尺度均匀化的问题。在现有的人工材料均匀化理论中,通常不考虑矢量场的所有特性。鉴于周期结构的微尺度特性和矢量电磁场的散度与旋度性质,提出了一种新的矢量修正项描述微尺度结构的电磁特性,该修正项同时考虑了有... 研究人工电磁材料多尺度均匀化的问题。在现有的人工材料均匀化理论中,通常不考虑矢量场的所有特性。鉴于周期结构的微尺度特性和矢量电磁场的散度与旋度性质,提出了一种新的矢量修正项描述微尺度结构的电磁特性,该修正项同时考虑了有旋场和有散场。对此修正项给出了一组新的微尺度方程组,利用该多尺度方程,采用基于棱边矢量基函数的有限元技术计算了复合材料的有效电磁参数和电场分布。与普通有限元方法相比,该方法可以有效地计算复合材料的有效电磁参数和电场分布。 展开更多
关键词 人工电磁材料 多尺度有限元 泛函方程 麦克斯韦方程
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一种模拟节点达西渗透流速的三次样条多尺度有限单元法 被引量:5
12
作者 谢一凡 吴吉春 +1 位作者 薛禹群 谢春红 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1727-1732,共6页
提出了一种三次样条多尺度有限单元法(MSFEM-C)模拟非均质介质中的地下水流运动。该方法将三次样条法和多尺度有限单元法(MSFEM)有机结合,能够高效、精确地求解水头和达西渗透流速。MSFEM-C应用三次样条函数逼近多尺度基函数,保证了基... 提出了一种三次样条多尺度有限单元法(MSFEM-C)模拟非均质介质中的地下水流运动。该方法将三次样条法和多尺度有限单元法(MSFEM)有机结合,能够高效、精确地求解水头和达西渗透流速。MSFEM-C应用三次样条函数逼近多尺度基函数,保证了基函数的一阶导数的连续性,从而得到连续的水头一阶导数。因此,MSFEM-C通过达西定律得到的渗透流速在节点上是连续的。MSFEM-C是基于MSFEM的,它可以在局部网格单元上求解达西渗透流速,而无需在整个研究区上求解,从而可以节省很大计算量。因此,MSFEM-C在求解大尺度、长时间、非线性等高计算量问题时十分高效。通过对二维稳定流以及非线性潜水流的模拟,发现MSFEM-C在计算水头和达西渗透流速时的具有很高的效率和精度。 展开更多
关键词 三次样条法 多尺度有限单元法 非均质 地下水流数值模拟
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一种模拟节点达西渗透流速的双重网格多尺度有限单元法 被引量:5
13
作者 赵文凤 谢一凡 吴吉春 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1474-1481,共8页
提出了一种用于模拟节点达西渗透流速的双重网格多尺度有限单元法(D-MSFEM)。该方法是多尺度有限单元法(MSFEM)与VedatBatu双重网格技术(D-FEM)的有机结合,不仅可以应用双重网格技术获得连续、精确的水头一阶导数,还可以应用多尺度基函... 提出了一种用于模拟节点达西渗透流速的双重网格多尺度有限单元法(D-MSFEM)。该方法是多尺度有限单元法(MSFEM)与VedatBatu双重网格技术(D-FEM)的有机结合,不仅可以应用双重网格技术获得连续、精确的水头一阶导数,还可以应用多尺度基函数直接在粗网格上求解水头和达西渗透流速,从而突破了传统有限元基础框架的限制,具有极高的计算效率。同时,D-MSFEM还可以应用粗尺度节点的达西渗透流速和多尺度基函数直接获得细尺度节点的达西渗透流速,而无需在精细尺度上求解,能够节约大量的计算消耗。应用D-MSFEM和多种传统达西渗透流速计算方法对地下水稳定流和非稳定流进行了模拟,结果显示D-MSFEM具有极高的模拟效率和精度。该方法可为高效计算地下水达西渗透流速问题提供新途径。 展开更多
关键词 双重网格技术 多尺度有限单元法 达西渗透流速 地下水流 数值模拟
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应变局部化分析的嵌入强间断多尺度有限元法 被引量:4
14
作者 卢梦凯 张洪武 郑勇刚 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期649-658,共10页
固体材料的应变局部化行为是导致结构破坏失效的重要因素之一,开展相关数值模拟分析对于结构安全性评估具有重要意义.然而由于材料的非均质和多尺度特性,采用传统数值方法进行求解时通常需要从最小特征尺度离散求解的结构,这将大幅度增... 固体材料的应变局部化行为是导致结构破坏失效的重要因素之一,开展相关数值模拟分析对于结构安全性评估具有重要意义.然而由于材料的非均质和多尺度特性,采用传统数值方法进行求解时通常需要从最小特征尺度离散求解的结构,这将大幅度增加计算规模和成本.针对这一问题,本文提出了一种基于嵌入强间断模型的多尺度有限元方法.该方法从粗细两个尺度离散求解模型,首先在细尺度单元上引入嵌入强间断模型来描述单元间断特性,所附加的跳跃位移自由度则通过凝聚技术进行消除,从而保持细尺度单元刚度阵维度不变.其次,提出了一种增强多节点粗单元技术,其可根据局部化带与粗单元边界相交情况自适应动态地增加粗节点,新构造的增强数值基函数可以捕捉细尺度间断特性,完成物理信息从细单元到粗单元的准确传递以及宏观响应的快速分析;再次,在细尺度解的计算中,将细尺度解分解为降尺度解与单胞局部摄动解,从而消除弹塑性分析时单胞内部的不平衡力.最后,通过两个典型算例分析,并与完全采用细单元的嵌入有限元结果进行对比,验证了所提出算法的正确性与有效性. 展开更多
关键词 多尺度有限元法 嵌入强间断模型 应变局部化 增强粗单元 弹塑性分析
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奇异摄动问题基于多尺度有限元格式的一致超收敛分析
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作者 孙美玲 江山 黎野平 《计算数学》 CSCD 北大核心 2023年第4期447-463,共17页
针对奇异摄动对流扩散边界层问题,应用多尺度有限元法结合自适应的分层网格提出逼近理论并进行数值模拟.多尺度有限元法仅需在粗尺度规模展开运算,通过多尺度基函数建立尺度之间的映射关系,实现从微观到宏观的数据嵌入.再结合分层网格... 针对奇异摄动对流扩散边界层问题,应用多尺度有限元法结合自适应的分层网格提出逼近理论并进行数值模拟.多尺度有限元法仅需在粗尺度规模展开运算,通过多尺度基函数建立尺度之间的映射关系,实现从微观到宏观的数据嵌入.再结合分层网格用于粗单元离散化,能够自适应地逼近边界层.理论证明了多尺度有限元解的能量范数误差估计具有稳定性和超收敛,数值验证了其精确高效的一致超收敛结果. 展开更多
关键词 对流扩散方程 边界层 多尺度有限元法 自适应网格 超收敛
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某锥形穹顶半刚接单层网壳分析与设计 被引量:4
16
作者 何小辉 温四清 +1 位作者 王新 董卫国 《建筑结构》 CSCD 北大核心 2021年第14期45-50,68,共7页
以某图书馆的锥形穹顶单层网壳为研究对象,分析其受力变形性能和整体稳定性能。对比研究了不同截面方案和节点假定对网壳构件承载力、屈曲特性和极限承载力的影响。采用多尺度有限元分析方法,真实模拟节点性能,与节点刚接、铰接模型的... 以某图书馆的锥形穹顶单层网壳为研究对象,分析其受力变形性能和整体稳定性能。对比研究了不同截面方案和节点假定对网壳构件承载力、屈曲特性和极限承载力的影响。采用多尺度有限元分析方法,真实模拟节点性能,与节点刚接、铰接模型的计算结果进行了对比。结果表明:采用钢管非加劲相贯焊连接的单层网壳为典型的半刚接网壳,合理的杆件截面设计可使其整体稳定性能接近于节点刚接模型;节点铰接会改变单层网壳的屈曲形态,使结构整体协同性能严重弱化或丧失;多尺度有限元分析方法是判别节点刚度和承载力的有效方法,可真实反映节点性能对整体结构性能的影响。 展开更多
关键词 锥形穹顶 单层网壳 半刚接 钢管相贯节点 稳定性 多尺度有限元法
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TWO-LEVEL MULTISCALE FINITE ELEMENT METHODS FOR THE STEADY NAVIER-STOKES PROBLEM 被引量:2
17
作者 文娟 何银年 +1 位作者 王学敏 霍米会 《Acta Mathematica Scientia》 SCIE CSCD 2014年第3期960-972,共13页
In this article, on the basis of two-level discretizations and multiscale finite element method, two kinds of finite element algorithms for steady Navier-Stokes problem are presented and discussed. The main technique ... In this article, on the basis of two-level discretizations and multiscale finite element method, two kinds of finite element algorithms for steady Navier-Stokes problem are presented and discussed. The main technique is first to use a standard finite element discretization on a coarse mesh to approximate low frequencies, then to apply the simple and Newton scheme to linearize discretizations on a fine grid. At this process, multiscale finite element method as a stabilized method deals with the lowest equal-order finite element pairs not satisfying the inf-sup condition. Under the uniqueness condition, error analyses for both algorithms are given. Numerical results are reported to demonstrate the effectiveness of the simple and Newton scheme. 展开更多
关键词 multiscale finite element method two-level method error analysis the Navier- Stokes problem
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一种模拟节点达西流速的多尺度有限元-有限元模型 被引量:2
18
作者 谢一凡 吴吉春 +3 位作者 王益 叶逾 谢春红 鲁春辉 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期107-114,I0004,共9页
提出了一种能高效模拟节点达西流速并保证其连续性的多尺度有限元-有限元模型(MSFEM-FEM)。该方法先应用多尺度有限元法(MSFEM)框架改进了Yeh的有限元模型的水头模拟部分以提升效率与精度,再将多尺度网格转化为有限元网格,应用Yeh的有... 提出了一种能高效模拟节点达西流速并保证其连续性的多尺度有限元-有限元模型(MSFEM-FEM)。该方法先应用多尺度有限元法(MSFEM)框架改进了Yeh的有限元模型的水头模拟部分以提升效率与精度,再将多尺度网格转化为有限元网格,应用Yeh的有限元框架保证流速的连续性。基于多尺度基函数,MSFEM-FEM能够汲取研究区的全局信息并在粗尺度上高效获得精确的水头解。通过将粗尺度网格转换为有限元网格,MSFEM-FEM能够应用Yeh的有限元框架将水头解中的全局信息导入达西流速,提高达西流速的精度并保证其连续性。在获得粗尺度解后,MSFEM-FEM还能应用多尺度基函数对解进行细尺度重构,从而获得研究区内的细尺度水头与流速。数值模拟结果显示MSFEM-FEM能够高效、精确的求解水头,并能够获得连续、精确的达西流速和流量。 展开更多
关键词 地下水数值模拟 多尺度有限元法 Yeh的有限元模型 连续节点达西流速 高计算效率
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非线性渗流多尺度有限元数值模拟 被引量:2
19
作者 张娜 姚军 黄朝琴 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期4584-4591,共8页
采用多尺度有限元法对一般的非线性椭圆型方程和与时间相关的非线性方程进行数值分析。阐述多尺度有限元法求解非线性方程的基本原理,推导相应的计算格式并编制计算程序。通过2个不同类型的非线性渗流算例验证该方法的准确性和适用性。... 采用多尺度有限元法对一般的非线性椭圆型方程和与时间相关的非线性方程进行数值分析。阐述多尺度有限元法求解非线性方程的基本原理,推导相应的计算格式并编制计算程序。通过2个不同类型的非线性渗流算例验证该方法的准确性和适用性。最后,以低渗透油藏注水开发为例,对其进行多尺度有限数值模拟。研究结果表明:相对于传统的数值计算方法,多尺度有限元法具有更高的计算精度,在保证计算精度的同时能够减少计算量。 展开更多
关键词 非线性渗流 多尺度有限元 多尺度 数值模拟
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多尺度有限元法在Shishkin边界层的数值模拟 被引量:2
20
作者 孙美玲 江山 唐元生 《扬州大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2014年第2期25-28,32,共5页
针对二维偏微分反应扩散方程,提出多尺度有限元法处理奇异摄动边界层现象.利用多尺度基函数有效获得原问题的边界层局部信息,结合非一致剖分的Shishkin网格,通过比较L2范数和H1范数,多尺度有限元法在粗网格上仅用少量计算资源最终得到... 针对二维偏微分反应扩散方程,提出多尺度有限元法处理奇异摄动边界层现象.利用多尺度基函数有效获得原问题的边界层局部信息,结合非一致剖分的Shishkin网格,通过比较L2范数和H1范数,多尺度有限元法在粗网格上仅用少量计算资源最终得到不依赖于小参数ε的高效数值模拟,与传统有限元法相比,其计算精度更高. 展开更多
关键词 多尺度有限元法 奇异摄动 边界层 SHISHKIN网格 数值模拟
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