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迎风有限元法在三维潮流数值模拟中的应用 总被引：4，自引：0，他引：4
为研究和开发迎风有限元法在河口海岸三维波数值模拟中的应用，并为建立三维物质扩散模型，最终为解决实际工程问题打下基础，以非线性浅水波方程为基础，采用一咱平面迎风有奶元与垂向工有限差分相结合地数值计算方法建立三维潮流数学模型，基地实际的物理过程，在计算中将三维流动分成外重力波和内重力波，耦联求解潮位和流速的空间分布。应用本模式计算了天津新港附近渤海海域的三维潮流运动，以较高的分辩率揭示了潮流空间结构特 相似文献
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边界元方法(BEM)是近代计算力学中的一种高效数值方法。由于采用相应的边界积分方程,使处理的问题减少了一维,从而给出的方程组就小得多,要求输入的数据也就大大地减少了,而所得结果的精度却高于有限元法。因此边界元法对于所谓的“区域法”,例如有限差分法(FDM)和有限元法(FEM)具有很强的竞争能力。 大量应用表明:边界元法与有限元法相比,不仅经济、易于使用,而且在许多工程领域,包括某些海洋参数的数值分析和预报方面都是很有发展前途的。 本文首先介绍了边界元方法的基本思想、数学原理和实施步骤,然后分别说明如何将这种方法用于更复杂的、非线性的、依时的问题。最后将讨论边界元法在一般粘性流体流动中的应用。 相似文献
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为建立高效的Boussinesq类水波数值模型,提出了一种新型的、基于有限差分和有限体积方法的混合数值格式。针对守恒形式的一维控制方程,在等间距矩形控制体内对其进行积分并离散,采用有限体积方法计算界面数值通量,剩余源项采用有限差分方法计算。其中,采用MUSTA格式并结合高精度状态插值方法计算控制体界面数值通量。时间积分则采用具有TVD性质的三阶龙格-库塔多步积分法进行。除验证模型外,重点对MUSTA格式和广泛使用的HLL格式进行了比较。结果表明,MUSTA格式可用于Boussinesq类水波方程数值求解,综合考虑数值精度、计算效率、程序编制和实际应用这几个方面,其较HLL格式更具有优势。 相似文献
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应用比例边界有限元法求解狭缝对双箱水动力的影响 总被引：1，自引：1，他引：0
比例边界有限元法(SBFEM)是一种半解析数值分析的新方法,既融合了有限元法和边界元法的优点,又有其特有的优点。用该方法可求解有限水深下狭缝对双箱水动力作用的影响,为波浪与多浮体超大型结构的相互作用探索一些规律。整个计算域划分成2个无限子域和4个有限子域,并利用加权余量法在各个子域上推导了SBFEM的积分方程;计算了4个数值算例并与边界元等其它数值方法进行了比较,验证了该方法是一种用很少单元便能得到精确结果的高效方法。应用SBFEM对不同箱体宽度、不同狭缝宽度、不同吃水深度条件的双箱作了计算,得出了狭缝对双箱水动力干涉影响的一些规律,对超大型浮体水动力分析和结构设计具有一定的参考价值。 相似文献
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椭圆型缓坡方程的一个有效的有限元解 总被引：7，自引：0，他引：7
将海绵层消波的方法用于有限元方法中,提出了缓坡方程的一种有效的有限元求解方法.在应用有限元法求解椭圆型缓坡方程时,通过在方程中加摩阻项,并在入射边界(波浪由此边界进入计算域)处使用不连续单元,将绕射势从总势中分离出来,在边界上利用海绵层进行消波处理,有效地消除了由于引用放射边界条件引起的误差和数值反射现象. 相似文献
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海上溢油粒子追踪预测模型中的两种数值方法比较 总被引：2，自引：0，他引：2
在海上溢油粒子追踪预测模型中,关键的是对拉格朗日微分方程的求解。本文首先通过数值实验比较了欧拉法和龙格-库塔法求解拉格朗日溢油轨迹微分方程的优劣,然后将其应用到2005年4月3日发生在大连附近的“ARTEAGA”油轮溢油事故的油膜粒子追踪模型中。数值实验和应用结果表明,在近岸不均匀流场下,用龙格-库塔方法解拉格朗日油粒子微分方程比用欧拉法求解精度高,用龙格-库塔方法模拟“ARTEAGA”油轮轨迹及其扩散范围与实际观测更为接近,而用欧拉法模拟溢油扩散的面积偏大。 相似文献
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建立了求解一维全非线性Green-Naghdi水波方程的中心有限体积/有限差分混合数值格式。采用结构化网格对守恒形式的控制方程进行离散和积分,界面数值通量采用有限体积法计算,剩余项则采用中心有限差分格式求解。其中,采用中心迎风有限体积格式计算控制体界面数值通量,并结合界面变量的线性重构方法,使其在空间上具有四阶精度,通过引入静压重构技术和波浪破碎指标使模型具备处理海岸水-陆动边界及波浪破碎的能力。时间积分则采用具有总时间变差减小(Total Variation Diminishing,TVD)性质的三阶龙格-库塔法进行。应用该模型对孤立波在常水深和斜坡海岸上的传播过程及规则波跨越潜堤传播的实验进行了数值模型研究,数值计算同解析解及实验数据吻合良好。 相似文献
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文章基于Delaunay三角化的思想实现了非结构化数值网格生成技术,并LOP(Local Optimization Procedure)算法对网格进行了优化。用有限体积法在非结构三角形网格上对平面二维潮流方程进行了数值求解。实例应用分析表明,文中的数值网格生成技术和有限体积方法相结合用于求解具有复杂几何边界区域内的潮流问题能取得很好的结果。 相似文献
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众所周知,由于存在插值误差和污染误差的原因,高波数声学问题的有限元解是不可靠的。为了提高有限元法的求解精度,本文提出了一种新型的α有限元法来求解水下声散射问题。在α有限元法中,首先运用基于点的梯度光滑技术得到点光滑的梯度场,然后对点光滑有限元法进行推导。因此,α有限元模型既包含来自点光滑有限元模型的梯度成分又包含来自标准光滑有限元模型的梯度成分,充分利用了点光滑有限元模型的"过软"特性和标准有限元模型的"过刚"特性。为了处理外声场问题,本文运用了Dt N无反射边界条件。数值计算结果表明:与标准有限元法相比,α有限元法在水下声散射计算中具备更高的计算精度和计算效率。 相似文献
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数值模拟作为海啸预报的主要研究方法在海啸预警中起着关键作用。本文采用Godunov格式的有限体积方法,使用MUSCL-Hancock格式,并利用HLLC Riemann近似求解器计算单元界面上的流体通量,建立了球坐标系下二阶精度的海啸数值模型。模型所基于的全和谐型浅水方程保证了数值的稳定性,而地形重构方法实现了干湿边界的精准模拟。本文模拟了2015年9月16日智利Mw8.3级地震海啸,通过与智利近岸14个测站和环太平洋20个DART浮标实测数据比较,验证了模型对实际越洋海啸模拟预报的能力。 相似文献
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比例边界有限元法(SBFEM)是一种半解析的数值方法,比完全数值方法具有更高的精度,该方法结合了有限元和边界元的优点,采用相对少的剖分单元就可以得到较高精度的模拟结果。通过改变有限子域内部比例中心的位置,使这种方法可以应用到多种形式浮体在波浪作用下的水动力特性的计算中。同时还给出了各种形式浮体的波浪力及反射、透射系数的数值结果,并与边界元方法(BEM)计算结果和特征函数展开方法得到解析解进行了比较,均吻合良好。研究表明比例边界有限元不仅可以计算矩形的浮体结构,而且对于多种结构形式的浮体都可以计算,这为多种结构形式浮体的水动力分析提供了一个可行的方法。 相似文献
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为了水下探测和声对抗,舰艇艏部舱室通常安装主动声呐设备,声呐发射声波经由透声窗向外传播,因此,开展透声窗声学特性的相关研究具有重大现实意义。为解决实际工程中透声窗透声性能计算较困难这一问题,一种用于快速预报透声窗的遮挡损失的解析–数值混合方法被提出。该方法用球谐波展开法和叠加原理求解阵列活塞声源声场,得到声激励下透声窗模型表面的声压和法向振速,进而利用COMSOL的Kirchhoff-Helmholtz模块通过再辐射的方法求解模型的遮挡损失。最后,建立了一个二维透声窗模型,分别采用解析–数值混合方法和纯有限元法计算了其全方位的遮挡损失,验证了该方法的准确性、有效性。 相似文献
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分步分层拟三维水流数学模型及其在廉州湾潮流计算中的应用 总被引：5，自引：0，他引：5
以Navier-Stokes方程为基础,经代数坐标变换导出模式方程,然后在该坐标系下将三维流场进行垂直分层,并在每一层内积分模式方程。在数值模拟求解方面,采用分步、特征差分近似与Galerkin集中质量有限元相结合的方法进行求解。在实际应用方面,对广西廉州湾潮流进行了三维模拟计算。 相似文献