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高精度IPDG湍流模拟及通量格式数值特性
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作者 郝世熙 丁秋实 +4 位作者 魏桐 刘正先 刘伟 李孝检 赵明 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2023年第11期94-102,I0002,共10页
为更高精度数值求解复杂湍流问题,在内罚间断伽辽金(internal penalty discontinuous Galerkin,IPDG)方法框架内发展了基于SST k-ω模型的湍流模拟方法,通过对亚/跨/超声速工况下流场的数值计算与湍流特征捕捉,验证了方法的适用性,进而... 为更高精度数值求解复杂湍流问题,在内罚间断伽辽金(internal penalty discontinuous Galerkin,IPDG)方法框架内发展了基于SST k-ω模型的湍流模拟方法,通过对亚/跨/超声速工况下流场的数值计算与湍流特征捕捉,验证了方法的适用性,进而系统分析了AUSM、Lax-F、HLL和Roe 4种通量格式在IPDG湍流模拟中的数值特性。结果表明:AUSM格式在超声速工况下脱体激波面“褶皱”现象明显;Lax-F格式和HLL格式数值耗散大,在激波解析方面精度较低,且Lax-F格式在激波脚后诱导产生流动分离;Roe格式具备宽速域适用性,计算精度较高且能精确解析激波结构。 展开更多
关键词 间断伽辽金 内罚方法 通量格式 SST k-ω湍流模型
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A PRIORI AND A POSTERIORI ERROR ESTIMATES OF A WEAKLY OVER-PENALIZED INTERIOR PENALTY METHOD FOR NON-SELF-ADJOINT AND INDEFINITE PROBLEMS 被引量:1
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作者 Yuping Zeng Jinru Chen +1 位作者 Feng Wang Yanxia Meng 《Journal of Computational Mathematics》 SCIE CSCD 2014年第3期332-347,共16页
In this paper, we study a weakly over-penalized interior penalty method for non-self- adjoint and indefinite problems. An optimal a priori error estimate in the energy norm is derived. In addition, we introduce a resi... In this paper, we study a weakly over-penalized interior penalty method for non-self- adjoint and indefinite problems. An optimal a priori error estimate in the energy norm is derived. In addition, we introduce a residual-based a posteriori error estimator, which is proved to be both reliable and efficient in the energy norm. Some numerical testes are presented to validate our theoretical analysis. 展开更多
关键词 interior penalty method Weakly over-penalization Non-self-adjoint and indefinite A priori error estimate A posteriori error estimate.
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基于IPDG方法的嵌套网格技术 被引量:1
3
作者 赵博 赵明 +2 位作者 刘伟 李孝检 刘正先 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1206-1216,共11页
在内罚间断伽辽金(IPDG)方法框架内应用嵌套网格技术求解了二维可压缩Navier-Stokes方程。通过把黏性通量作为辅助变量实现了Navier-Stokes方程的降阶,继而用间断有限元方法进行离散得到空间半离散方程。时间推进采用Newton-Krylov隐式... 在内罚间断伽辽金(IPDG)方法框架内应用嵌套网格技术求解了二维可压缩Navier-Stokes方程。通过把黏性通量作为辅助变量实现了Navier-Stokes方程的降阶,继而用间断有限元方法进行离散得到空间半离散方程。时间推进采用Newton-Krylov隐式方法。利用库埃特流动精确解验证了该方法的精度。在此基础上,对包括有黏NACA0012翼型绕流、定常和非定常的圆柱绕流在内的若干典型测试算例开展数值模拟,进一步验证了该方法的鲁棒性和可靠性。在嵌套网格中应用了h型网格自适应技术用于提高激波分辨率,对NACA0012翼型无黏跨声速绕流开展数值模拟,结果表明:自适应之后的单元数相比无自适应时只增加了8.4%,但是激波分辨率得到了显著提高,激波附近的计算结果也与实验值符合得更好,从而验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 二维可压缩Navier-Stokes方程 嵌套网格 间断伽辽金方法 内罚方法 h型网格自适应技术
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基于IPDG方法的超声速混合层流动数值模拟 被引量:1
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作者 王贤 刘伟 +1 位作者 赵明 刘正先 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期275-283,共9页
为了满足超声速混合层高精度模拟需求,实现了基于内罚方法的间断伽辽金(IPDG)方法数值模拟。通过将黏性通量作为辅助变量使得Navier-Stokes方程降阶,并利用间断伽辽金方法进行空间离散,最后采用Newton-Krylov隐式方法对空间半离散方程... 为了满足超声速混合层高精度模拟需求,实现了基于内罚方法的间断伽辽金(IPDG)方法数值模拟。通过将黏性通量作为辅助变量使得Navier-Stokes方程降阶,并利用间断伽辽金方法进行空间离散,最后采用Newton-Krylov隐式方法对空间半离散方程进行时间推进。相对于有限体积法数值精度提高到了3阶。将该方法应用于对流马赫数为0.2的二维平面超声速混合层的数值模拟中,通过与实验数据的对比验证了方法的可靠性。数值结果显示了混合层中层流到湍流的发展过程。在此基础上,将基于数值解误差分布的自适应网格技术与IPDG方法结合起来,对比发现自适应网格数量减少了9倍,计算时间减少了8倍,大幅提高了方法的计算效率。 展开更多
关键词 超声速混合层 间断迦辽金有限元方法 内罚方法 对流马赫数 网格自适应
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速度-压力的双线性-常数有限元
5
作者 程晓良 《杭州大学学报(自然科学版)》 CSCD 1991年第2期119-124,共6页
本文把内部罚函数方法应用于Stokes问题,讨论了低阶实用的双线性、常数有限元,得到误差在H^1模和L^2模的最优阶收敛.
关键词 混合有限元法 内部罚方法 误差
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一类非线性两级混合整数规划问题的全局最优解的近似算法 被引量:11
6
作者 李磊 王春峰 滕春贤 《系统工程理论与实践》 EI CSCD 北大核心 2002年第4期19-25,130,共8页
讨论了一类非线性两级混合整数规划的求解问题 .基于非线性混合整数规划理论和算法 ,探讨了对上级规划问题采用模拟退火求解混合整数规划的算法 ;对下级规划问题采用内罚函数法 .实际运算证明 。
关键词 非线性 两级混合整数规划 全局最优解 近拟算法
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扩散模拟型流域地貌汇流模型 被引量:13
7
作者 谢平 梁瑞驹 《地理学报》 EI CSSCI CSCD 北大核心 1997年第4期316-323,共8页
根据概念性流域地貌汇流模型的一般理论,以概念性元素“扩散模拟河段”模拟各级单元河道的汇流作用,建立了以洪水波的波速和扩散系数为参数的扩散模拟型流域地貌汇流模型。推导了三级流域的瞬时单位线,并对其性质作了分析。讨论了矩... 根据概念性流域地貌汇流模型的一般理论,以概念性元素“扩散模拟河段”模拟各级单元河道的汇流作用,建立了以洪水波的波速和扩散系数为参数的扩散模拟型流域地貌汇流模型。推导了三级流域的瞬时单位线,并对其性质作了分析。讨论了矩法和内罚函数法两种求解模型参数的方法。用南雁流域的雨洪资料对模型进行了检验。结果表明:模型结构合理,内罚函数法求参比较有效,模型拟合精度较高。 展开更多
关键词 流域地貌 汇流模型 扩散模拟
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冻土隧道的保温隔热层参数设计新方法 被引量:10
8
作者 周元辅 张学富 周元江 《科学技术与工程》 北大核心 2017年第14期314-319,共6页
目前几乎所有冻土隧道设计都会采用保温隔热层避免冻融作用发生,但是在保温隔热层的参数选取时,保温隔热效果是主要考虑的因素,而对其成本考虑较少。为了使保温隔热层既能防止冻融作用的破坏,又能节约成本,以优化理论为基础,结合扩展内... 目前几乎所有冻土隧道设计都会采用保温隔热层避免冻融作用发生,但是在保温隔热层的参数选取时,保温隔热效果是主要考虑的因素,而对其成本考虑较少。为了使保温隔热层既能防止冻融作用的破坏,又能节约成本,以优化理论为基础,结合扩展内点罚函数及冻土隧道特点,建立了保温隔热层的数学优化模型,期望该模型能够达到此目的。以大坂山K0+785断面和风火山隧道K0+835断面为例,验证了该数学模型不仅能用于季节性冻土隧道,而且也能用于多年冻土隧道。优化结果不但能够防止冻害发生,而且还能产生较大的经济效益。由此可见该数学优化模型及求解方法可以为冻土隧道工程中的保温隔热层参数的合理选取提供指导。 展开更多
关键词 扩展内点罚函数法 保温隔热层 优化设计 冻土隧道
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面齿轮磨削加工工艺参数的优化 被引量:8
9
作者 明兴祖 罗旦 +1 位作者 刘金华 严宏志 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第19期2569-2574,共6页
基于磨削面齿轮工艺参数的分析,在满足产品质量要求和磨削加工条件等设计约束的前提下,建立了以磨齿效率和表面质量为目标函数的多目标优化数学模型。将内点罚函数法与遗传算法相结合用于该数学模型的优化计算,获得了三组最优的磨削用... 基于磨削面齿轮工艺参数的分析,在满足产品质量要求和磨削加工条件等设计约束的前提下,建立了以磨齿效率和表面质量为目标函数的多目标优化数学模型。将内点罚函数法与遗传算法相结合用于该数学模型的优化计算,获得了三组最优的磨削用量方案且三组方案均能使磨齿效率和表面质量得到较大提高。根据优化后的结果设计并完成了工艺实验,实验结果也验证了该方法的正确性、有效性和实用性。 展开更多
关键词 面齿轮 磨削 工艺参数 多目标优化 内点罚函数法 遗传算法
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飞秒激光精修面齿轮工艺参数的多目标优化
10
作者 明兴祖 樊滨瑞 +3 位作者 周贤 明瑞 李楚莹 米承继 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期513-521,共9页
基于面齿轮传统机械加工精度欠佳的局限性,最后工序采取飞秒激光对面齿轮进行精修加工,在满足面齿轮烧蚀深度和齿面粗糙度约束的前提下,建立了以飞秒激光精修效率和表面质量为目标函数的多目标优化数学模型。利用内点罚函数并行以gamult... 基于面齿轮传统机械加工精度欠佳的局限性,最后工序采取飞秒激光对面齿轮进行精修加工,在满足面齿轮烧蚀深度和齿面粗糙度约束的前提下,建立了以飞秒激光精修效率和表面质量为目标函数的多目标优化数学模型。利用内点罚函数并行以gamultiobj函数为基础的改进遗传算法求解优化模型,得到两组较优的飞秒激光加工面齿轮参数方案,与参数优化后的激光实验结果相对比,最大相对误差均在合理范围内,证明了优化的合理性,提供一定的理论指导在实际生产领域对飞秒激光精修面齿轮的运用。 展开更多
关键词 飞秒激光 工艺参数 齿面形貌 多目标优化 遗传算法 内点罚函数法
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二维低波速Helmholtz方程的异质多尺度-内部惩罚间断有限元方法
11
作者 余涛 李今欣 《井冈山大学学报(自然科学版)》 2023年第5期1-5,共5页
将异质多尺度方法和内部惩罚间断有限元方法相结合,构造了求解二维低波速Helmholtz方程的异质多尺度-内部惩罚间断有限元方法,并在局部周期条件下给出了算法的最佳误差估计。
关键词 HELMHOLTZ方程 低波速 异质多尺度方法 内部惩罚间断有限元方法 先验误差估计
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高波数Helmholtz方程的内罚有限元方法 被引量:3
12
作者 武海军 《中国科学:数学》 CSCD 北大核心 2012年第5期429-444,共16页
本文考虑二维和三维区域上高波数Helmholtz散射问题的线性内罚有限元方法.该散射问题的边界条件取为一阶吸收边界条件.本文证明了,如果加罚参数γ=γr+iγi的虚部γi大于零,那么内罚有限元方法是绝对稳定的,即对任意k,h,R>0都存在唯... 本文考虑二维和三维区域上高波数Helmholtz散射问题的线性内罚有限元方法.该散射问题的边界条件取为一阶吸收边界条件.本文证明了,如果加罚参数γ=γr+iγi的虚部γi大于零,那么内罚有限元方法是绝对稳定的,即对任意k,h,R>0都存在唯一解.这里k是波数,h为网格尺寸,R是区域的直径.进一步地,如果|γr|γi1,那么存在与k,h,γ,R无关的常数C0,C1,C2,使得当k3h2RC0时,该方法的H1误差界为(C1kh+C2k3h2R)RM(f,g),当k3h2R>C0且kh有界时,H1误差界为(C1kh+C2/γi)RM(f,g),其中M(f,g):=(∥f∥L2(Ω)+R-1/2∥g∥L2(Γ))+R-1|g|H1/2(Γ).另外,本文还推导了L2误差估计.注意到γ=0时内罚有限元方法就是经典的有限元方法,通过取加罚参数为iγi并令γi趋于0+,本文还在k3h2RC0的条件下,得到了有限元方法的稳定性和误差估计.作者以前的工作只考虑了加罚参数为纯虚数的情形并且没有考虑对R的依赖关系. 展开更多
关键词 高波数Helmholtz方程 内罚有限元 预渐近误差分析
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带有间断系数椭圆方程的加权间断Galerkin方法 被引量:2
13
作者 张荣培 蔚喜军 崔霞 《数值计算与计算机应用》 CSCD 2013年第3期177-186,共10页
本文应用间断Galerkin(DG)方法求解带有间断系数的二维椭圆方程.针对扩散系数间断的特点,我们构造一种新的加权对称内惩罚方法.证明了相应双线性形式的连续性和强制性,并给出收敛性证明.数值算例表明我们的DG方法对于求解强间断系数问... 本文应用间断Galerkin(DG)方法求解带有间断系数的二维椭圆方程.针对扩散系数间断的特点,我们构造一种新的加权对称内惩罚方法.证明了相应双线性形式的连续性和强制性,并给出收敛性证明.数值算例表明我们的DG方法对于求解强间断系数问题十分有效. 展开更多
关键词 加权内惩罚间断方法 间断系数 椭圆方程 收敛性
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密集飞蜂窝网中基于博弈论的最佳功率分配法 被引量:1
14
作者 李亚玲 《计算机技术与发展》 2016年第10期169-172,176,共5页
研究了异构蜂窝网在同频组网方式下飞蜂窝网用户(FUEs)上行传输功率分配方案。为了保证宏蜂窝的服务质量,控制所有FUEs对宏基站(MBS)的总干扰不超过预先设定的干扰门限Q。将MBS的资源分配问题建立为一个博弈问题,采用干扰智能定价机制,... 研究了异构蜂窝网在同频组网方式下飞蜂窝网用户(FUEs)上行传输功率分配方案。为了保证宏蜂窝的服务质量,控制所有FUEs对宏基站(MBS)的总干扰不超过预先设定的干扰门限Q。将MBS的资源分配问题建立为一个博弈问题,采用干扰智能定价机制,并提出内罚函数法通过迭代算法求最佳干扰价格。在飞蜂窝网用户功率控制问题上,采用一种更加实际的场景,即FUE不知道其他FUE发送功率信息,并提出并行迭代功率控制算法。该算法可以保证收敛于纳什均衡点(NE),即各个FUEs可以获得最佳功率分配。通过仿真可看到,并行迭代功率分配算法会收敛于最佳发送功率,内罚函数法也会收敛于最佳干扰价格。该方案可有效控制MBS频谱资源分配以及FUEs对MBS的干扰,从而确保宏蜂窝网用户的传输性能。 展开更多
关键词 飞蜂窝 智能定价 功率分配 博弈论 内罚函数法 纳什均衡点
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环境能量驱动的无线传感器节点数据传输优化机制 被引量:1
15
作者 刘丽萍 黄萌 安新升 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2014年第9期2795-2797,2806,共4页
将环境能量收集模块引入无线传感器网络,可以有效改善网络的使用寿命,但是能量的随时补充也给原有的能量管理策略带来了巨大挑战。针对单个环境能量驱动节点在数据序列已经到达的情况下,研究了优化的数据传输策略,采用内罚函数法优化传... 将环境能量收集模块引入无线传感器网络,可以有效改善网络的使用寿命,但是能量的随时补充也给原有的能量管理策略带来了巨大挑战。针对单个环境能量驱动节点在数据序列已经到达的情况下,研究了优化的数据传输策略,采用内罚函数法优化传输过程,使得固定时间内节点传输的数据量最大。理论分析及仿真结果表明,当各个时刻节点的传输功率比较接近时会获得最大的数据传输量;当实际节点获得最大数据传输时节点的传输功率随时间呈增大趋势。 展开更多
关键词 环境能量 无线传感器网络 网络寿命 数据传输 内罚函数法 能量优化
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曲边区域上的多边形网格间断有限元离散及其多重网格算法
16
作者 刘怡 汪艳秋 《计算数学》 CSCD 北大核心 2022年第3期396-421,共26页
本文利用多边形网格上的间断有限元方法离散二阶椭圆方程,在曲边区域上,采用多条直短边逼近曲边的以直代曲的策略,实现了高阶元在能量范数下的最优收敛.本文还将这一方法用于带曲边界面问题的求解,同样得到高阶元的最优收敛.此外我们还... 本文利用多边形网格上的间断有限元方法离散二阶椭圆方程,在曲边区域上,采用多条直短边逼近曲边的以直代曲的策略,实现了高阶元在能量范数下的最优收敛.本文还将这一方法用于带曲边界面问题的求解,同样得到高阶元的最优收敛.此外我们还设计并分析了这一方法的W-cycle和Variable V-cycle多重网格预条件方法,证明当光滑次数足够多时,多重网格预条件算法一致收敛.最后给出了数值算例,证实该算法的可行性并验证了理论分析的结果. 展开更多
关键词 曲边边界 曲界面 多边形网格 间断有限元方法 多重网格算法
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非对称不定椭圆方程的两网格内罚间断有限元方法
17
作者 钟柳强 李莹 刘春梅 《华南师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2016年第3期7-13,共7页
针对一类非对称或不定椭圆方程的内罚间断有限元方法,设计和分析了相应的两网格求解算法.首先给出了内罚间断有限元解的适定性,及其在L2和间断H1范数下的先验估计;其次设计了相应的两网格求解算法,并给出算法的误差分析;最后,数值实验... 针对一类非对称或不定椭圆方程的内罚间断有限元方法,设计和分析了相应的两网格求解算法.首先给出了内罚间断有限元解的适定性,及其在L2和间断H1范数下的先验估计;其次设计了相应的两网格求解算法,并给出算法的误差分析;最后,数值实验结果验证了算法的高效性. 展开更多
关键词 非对称不定椭圆方程 内罚间断有限元方法 两网格方法 误差估计
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同步齿形带传动的优化设计
18
作者 王启 《纺织基础科学学报》 1991年第2期155-159,共5页
以带长、带宽、中心距作为目标函数,对齿形带结构参数的优化设计进行了探讨.例题中使用了内点惩罚函数法.文中的公式可用于齿形带的程序设计中.
关键词 同步齿形带 优化设计 内点惩罚函数法 带传动
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多尺度椭圆问题的非对称内罚Galerkin超样本多尺度有限元方法
19
作者 宋飞 《南京大学学报(数学半年刊)》 2020年第2期89-105,共17页
本文针对多尺度椭圆问题,构造了非对称内罚Galerkin超样本多尺度有限元方法,并且给出了系数周期情况下的最优误差估计.
关键词 多尺度椭圆问题 非对称内罚Galerkin 超样本多尺度有限元方法 最优误差估计
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H(curl)-椭圆问题自适应内罚间断有限元方法的收敛性分析
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作者 钟柳强 程婷 邢小青 《华南师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2016年第5期92-98,共7页
针对H(curl)-椭圆问题的自适应内罚间断有限元方法,给出了相应的收敛性证明:把间断有限元空间分解成棱有限元空间及其正交补空间,然后结合误差的整体上界估计、关于加密网格之间的网格尺寸的2个条件以及后验误差指示子的单调性等性质,... 针对H(curl)-椭圆问题的自适应内罚间断有限元方法,给出了相应的收敛性证明:把间断有限元空间分解成棱有限元空间及其正交补空间,然后结合误差的整体上界估计、关于加密网格之间的网格尺寸的2个条件以及后验误差指示子的单调性等性质,证明了在连续迭代过程中,关于误差函数的能量范数与尺度化的误差指示子之和是压缩的,即自适应内罚间断有限元方法是收敛的. 展开更多
关键词 内罚间断有限元方法 自适应算法 后验误差指示子 收敛性
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