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波浪与起伏水平板防波堤相互作用数值模拟 预览
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作者 王贤梦 赵西增 付丁 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2019年第3期61-68,共8页
利用自主研发的基于紧致插值曲线CIP(constrained interpolation profile)方法的数学模型,开展规则波与起伏水平板防波堤相互作用的数值模拟研究。模型在笛卡尔直角坐标下建立,以CIP方法为流场基本求解器,分步求解Navier-Stokes方程,利... 利用自主研发的基于紧致插值曲线CIP(constrained interpolation profile)方法的数学模型,开展规则波与起伏水平板防波堤相互作用的数值模拟研究。模型在笛卡尔直角坐标下建立,以CIP方法为流场基本求解器,分步求解Navier-Stokes方程,利用高精度的流体体积类型的THINC/SW(tangent of hyperbola forinterface capturing with slope weighting)方法重构自由液面,采用浸入边界IBM(immersed boundary method)方法处理波浪与起伏板防波堤的耦合作用问题,通过动量源项造波方法模拟波浪的产生。重点关注波浪的浅水变形和板两端涡旋脱落的非线性现象,分析不同潜深、波要素下的板周围流场分布、板的运动响应和波浪的反透射系数。结果表明:起伏水平板主要通过能量反射、板上浅水变形和板两端的涡脱落消能,能有效减小板后波高,具有作为防波堤的可行性。 展开更多
关键词 起伏水平板 防波堤 CIP方法 透射系数 浅水变形 涡旋脱落 消能
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不同运动自由度组合串列双圆柱涡激振动数值模拟 预览
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作者 王凯鹏 赵西增 段松长 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2018年第5期12-21,共10页
基于自主研发的紧致插值曲线CIP(Constrained Interpolation Profile)方法数学模型,对均匀来流条件时不同运动自由度组合下的串列双圆柱涡激振动问题开展二维数值模拟。模型针对雷诺数Re=100,质量比m*=2的串列双圆柱涡激振动问题,选取... 基于自主研发的紧致插值曲线CIP(Constrained Interpolation Profile)方法数学模型,对均匀来流条件时不同运动自由度组合下的串列双圆柱涡激振动问题开展二维数值模拟。模型针对雷诺数Re=100,质量比m*=2的串列双圆柱涡激振动问题,选取上、下游圆柱不同运动自由度组合工况进行模拟。重点分析圆柱的升阻力系数、运动位移随折合速度U r变化的响应。研究表明:当上游圆柱双自由度运动时,随着下游圆柱运动自由度的增加,下游圆柱对上游圆柱涡激振动响应的影响减弱;当下游圆柱双自由度运动时,随着上游圆柱运动自由度的增加,上游圆柱对下游圆柱涡激振动响应的影响变强。研究结果表明圆柱运动自由度组合形式对串列双圆柱涡激振动的影响不可忽略。 展开更多
关键词 串列双圆柱 CIP方法 涡激振动 运动自由度
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错列角度对双圆柱涡激振动影响的数值模拟研究 预览 被引量:2
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作者 段松长 赵西增 +1 位作者 叶洲腾 王凯鹏 《力学学报》 CSCD 北大核心 2018年第2期244-253,共10页
为研究错列角度α对双圆柱涡激振动问题的影响,采用自主研发的基于CIP(constrained interpolation profile)方法的数值模型,对雷诺数Re=100、错列角度α=0°~90°(间隔15°)的等直径双圆柱涡激振动问题进行数值模拟.模型在... 为研究错列角度α对双圆柱涡激振动问题的影响,采用自主研发的基于CIP(constrained interpolation profile)方法的数值模型,对雷诺数Re=100、错列角度α=0°~90°(间隔15°)的等直径双圆柱涡激振动问题进行数值模拟.模型在笛卡尔网格系统下建立,采用具有三阶精度的CIP方法求解N-S(Navier--Stokes)方程,采用浸入边界法处理流--固耦合问题,避免了任意拉欧方法下的网格畸变和重叠动网格技术中的大量信息交换问题,保证了模型的计算效率.重点分析不同错列角度α上下游圆柱的升阻力系数、位移响应、涡脱频率和尾涡模态等.结果表明:折合速度Ur=2:0~3:0时,上下游圆柱升阻力随错列角度的增大基本呈单调增大的趋势;Ur=5:0~8:0时,随错列角度的增大,上下游圆柱阻力变化较小,升力呈“上凸”趋势,在α=15°~30°取得最大值;Ur=10:0~13:0时,随错列角度的增大,上下游圆柱阻力变化较小,升力呈“下凹”趋势,在α=30°~45°取得最小值,且柱体横流向振幅和升力没有明显的对应关系.最后,结合尾涡模态对以上规律的成因进行分析.研究结果可为相关海洋工程设计提供参考.关键词错列双圆柱,错列角度,CIP方法,涡激振动,Navier-Stokes方程,浸入边界法 展开更多
关键词 错列双圆柱 错列角度 CIP方法 涡激振动 NAVIER-STOKES方程 浸入边界法
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低雷诺数下串列双圆柱涡激振动的数值模拟 预览 被引量:4
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作者 张大可 赵西增 +1 位作者 胡子俊 王凯鹏 《哈尔滨工程大学学报》 CSCD 北大核心 2018年第2期247-253,共7页
针对海洋立管中常发生的流致振动问题,本文采用自主研发的CIP-ZJU数值模型,对雷诺数Re=150条件下串列双圆柱的涡激振动进行模拟。该模型在笛卡尔网格系统下建立,采用具有三阶精度的CIP方法求解N-S(navier-stokes)方程,采用浸入边界法... 针对海洋立管中常发生的流致振动问题,本文采用自主研发的CIP-ZJU数值模型,对雷诺数Re=150条件下串列双圆柱的涡激振动进行模拟。该模型在笛卡尔网格系统下建立,采用具有三阶精度的CIP方法求解N-S(navier-stokes)方程,采用浸入边界法处理流-固耦合问题。本文仅考虑圆柱的横向振动,具体分析不同间距比和折合速度,并分别考虑上游圆柱固定和自由振动两种工况,得到柱体振动响应、受力响应和流场信息,验证了本模型在处理柱体涡激振动问题的有效性。结果表明:串列情况下下游圆柱的最大振幅要明显大于单柱的情况,双圆柱涡激振动的阻力系数普遍比单圆柱涡激振动时要小;上游圆柱固定时,下游圆柱的振动频率几乎不由斯特劳哈尔频率控制;而当上游圆柱自由振动时,在折合速度4≤Ur≤5时,上游圆柱后方产生两列涡,使下游圆柱的运动范围限制在两列涡之间,可对其振动产生了抑制作用。 展开更多
关键词 串列双圆柱 CIP方法 涡激振动 N-S方程 浸入边界法 数值模拟 雷诺数 涡旋脱落
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基于CIP方法的入水过程模拟
5
作者 方舟华 赵西增 《水动力学研究与进展:A辑》 CSCD 北大核心 2017年第2期198-202,共5页
入水问题涉及到军事、航空等领域,如子弹入水、船舶砰击等,具有很强的应用背景。物体入水的过程涉及到固、液、气三相流动和相互作用,并伴随水花飞溅、空泡形成等复杂的物理现象。该文基于紧致插值CIP(constrained interpolation prof... 入水问题涉及到军事、航空等领域,如子弹入水、船舶砰击等,具有很强的应用背景。物体入水的过程涉及到固、液、气三相流动和相互作用,并伴随水花飞溅、空泡形成等复杂的物理现象。该文基于紧致插值CIP(constrained interpolation profile)数学模型,分步求解Navier-Stokes(N-S)方程,并通过多相流理论描述固-液-气之间的相互作用,采用Volume of Fluid(VOF)类型的高精度紧致tangent of hyperbola for interface capturing(THINC)方法重构自由面。模拟了刚性圆柱和方柱的入水过程,结果与实验数据吻合较好。 展开更多
关键词 物体入水 CIP方法 THINC方法 界面流动
涌潮运动的CFD模拟研究 被引量:2
6
作者 林伟栋 赵西增 +1 位作者 叶洲腾 程都 《水动力学研究与进展:A辑》 CSCD 北大核心 2017年第6期696-703,共8页
该文采用课题组自主研发的CIP-ZJU(constraint interpolation profile model in Zhejiang University)模型对涌潮问题进行小尺度数值模拟研究。模型以高阶差分CIP方法为流场基本求解器,离散了纳维-斯托克斯(Navier-Stokes:N-S)方程... 该文采用课题组自主研发的CIP-ZJU(constraint interpolation profile model in Zhejiang University)模型对涌潮问题进行小尺度数值模拟研究。模型以高阶差分CIP方法为流场基本求解器,离散了纳维-斯托克斯(Navier-Stokes:N-S)方程,采用VOF(Volume of Fluid)类型的具有高精度、紧致的THINC(tangent of hyperbola for interface capturing)方法重构了自由水面。首先对经典溃坝问题开展了模型验证工作,通过与文献实验结果的比较验证模型的有效性;然后将模型应用于涌潮问题的相关研究,重点关注回头潮和水位变化过程,并得到相关规律和结论。该文的工作可丰富涌潮的小尺度数值模型,并可进一步拓宽CIP-ZJU模型的应用领域。 展开更多
关键词 涌潮 CIP方法 溃坝 数值模拟 VOF方法
横向受迫振荡圆柱绕流升阻力系数研究 预览 被引量:1
7
作者 王凯鹏 赵西增 《江苏科技大学学报:自然科学版》 北大核心 2017年第5期579-585,共7页
基于自主研发的紧致插值方法数学模型,开展均匀来流条件下(Re=200)圆柱横向受迫振荡问题的二维数值模拟研究.选取振荡幅值为A/D=0.1,0.2,0.3,0.4,振荡频率比为f_e/f_s=0.14~3.0的不同工况进行数值模拟.文中主要分析圆柱所受到的升力系... 基于自主研发的紧致插值方法数学模型,开展均匀来流条件下(Re=200)圆柱横向受迫振荡问题的二维数值模拟研究.选取振荡幅值为A/D=0.1,0.2,0.3,0.4,振荡频率比为f_e/f_s=0.14~3.0的不同工况进行数值模拟.文中主要分析圆柱所受到的升力系数C_L和阻力系数C_D随频率比f_e/f_s和振幅A/D的变化趋势,以及升阻力系数发生突变的频率值构成的频率区间与频率锁定区间的关系. 展开更多
关键词 CIP方法 横向受迫振动 升力系数 阻力系数 锁定区间
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基于CIP方法的孤立波爬坡问题数值模拟 预览
8
作者 陈勇 赵西增 HUANG Zhenhua 《江苏科技大学学报:自然科学版》 北大核心 2017年第5期592-596,共5页
基于自主研发的紧致插值曲线CIP方法的数学模型,研究孤立波在大陆架上传播及冲击爬升海岸峭壁的数值模拟.在立面二维直角坐标下建立模型,采用高阶差分CIP方法作为流场的基本求解器,利用分步算法离散Navier-Stokes方程,通过多相流理论描... 基于自主研发的紧致插值曲线CIP方法的数学模型,研究孤立波在大陆架上传播及冲击爬升海岸峭壁的数值模拟.在立面二维直角坐标下建立模型,采用高阶差分CIP方法作为流场的基本求解器,利用分步算法离散Navier-Stokes方程,通过多相流理论描述固-液-气之间的相互作用,采用流体体积法(volume of fluid,VOF)类型的具有高精度、紧致的系数权重双曲正切(tangent of hyperbola for interface capturing with slope weighting,THINC-SW)方法改进传统的数学模型,重构了自由面采用浸入边界法(immersed boundary method,IBM)计算固-液边界,避免按照地形边界建立贴边网格的问题.研究孤立波在峭壁前的波形演变及在峭壁上的爬坡高度,比较不同的大陆架水平长度和不同海岸峭壁坡度对孤立波爬高峰值的大小及出现时间的影响,分析孤立波冲击爬坡时的压力分布,为不同海岸地形采取相适应的波浪防护措施提供理论及数据支持. 展开更多
关键词 CIP方法 数学模型 孤立波 大陆架 海啸波 爬高
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液面冲击引起液滴飞溅问题的CIP方法数值模拟 预览
9
作者 赵西增 叶洲腾 《计算物理》 CSCD 北大核心 2016年第1期39-48,共10页
利用自主研发的CIP-ZJU(Constrained Interpolation Profile Method in Zhejiang University)高精度数学模型研究强非线性自由表面流动问题.模型在直角坐标系统下建立,采用紧致插值曲线CIP方法作为流场的基本求解器,通过多相流的方式... 利用自主研发的CIP-ZJU(Constrained Interpolation Profile Method in Zhejiang University)高精度数学模型研究强非线性自由表面流动问题.模型在直角坐标系统下建立,采用紧致插值曲线CIP方法作为流场的基本求解器,通过多相流的方式实现固-液-气耦合同步求解,采用平衡格式的VOF(VOF/WLIC:Volume of Fluid/Weighted Line Interface Calculation)自由面捕捉方法改进了原模型,利用浸入边界方法处理运动物体.利用改进的CIP模型开展了不同类型的物体冲击液面引起的液滴飞溅现象的数值模拟,重点分析液滴飞溅过程中的自由液面变形、作用荷载和物体位置等.通过数值结果与实验结果的比较验证模型的可靠性.结果表明:平衡格式的VOF自由面捕捉方法能更精确地重构自由面,本文的数学模型可精确预测强非线性自由表面流动问题. 展开更多
关键词 液滴飞溅 物体入水 VOF方法 CIP方法 流固耦合
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紧致插值曲线CIP方法及其应用 预览 被引量:1
10
作者 赵西增 刘必劲 +1 位作者 梁书秀 孙昭晨 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期393-402,共10页
波浪与建筑物的相互作用过程会涉及到波浪破碎、水气掺混和结构物的动力响应等复杂过程,对数值算法提出了更高要求。文章基于紧致插值曲线CIP(Constrained Interpolation Profile)方法建立了可模拟波浪破碎、翻滚等自由面大变形流动... 波浪与建筑物的相互作用过程会涉及到波浪破碎、水气掺混和结构物的动力响应等复杂过程,对数值算法提出了更高要求。文章基于紧致插值曲线CIP(Constrained Interpolation Profile)方法建立了可模拟波浪破碎、翻滚等自由面大变形流动问题的数学模型。模型以CIP方法为流场基本求解器,离散了纳维—斯托克斯(NavierStokes:N-S)方程,同时还以CIP方法捕捉了自由面,通过多相流理论描述了流—固—气之间的相互作用。对强非线性自由表面流动问题的典型算例溃坝问题开展了数值模拟,并通过与他人实验结果的比较验证了模型的有效性。最后开展了极端波浪对浮式结构冲击过程的模拟,准确地预测了甲板上浪和结构的动力响应等问题。 展开更多
关键词 CIP方法 自由面流动 高阶差分 极端波浪 流固耦合
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柱体绕流的CIP方法模拟 预览 被引量:5
11
作者 赵西增 付英男 张大可 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期297-305,共9页
柱体绕流和流致振动现象是一个复杂的工程问题,利用自主研发的CIP-ZJU模型,对低雷诺数(Re〈300)圆柱和方柱绕流问题开展了数值模拟。模型在直角坐标系统下建立,采用紧致插值曲线CIP方法作为流场的基本求解器离散了Navier-Stokes方程,... 柱体绕流和流致振动现象是一个复杂的工程问题,利用自主研发的CIP-ZJU模型,对低雷诺数(Re〈300)圆柱和方柱绕流问题开展了数值模拟。模型在直角坐标系统下建立,采用紧致插值曲线CIP方法作为流场的基本求解器离散了Navier-Stokes方程,基于多相流的理论实现流-固耦合同步求解,利用浸入边界方法处理固体边界。模拟结果与文献结果进行比较,二者吻合情况较好。通过引入压力阻力项和摩擦阻力项,分析了Strouhal数、阻力系数、升力系数等参数随雷诺数的变化情况。结果表明,圆柱绕流与方柱绕流在水动力参数的变化规律上存在多处差异。 展开更多
关键词 柱体绕流 CIP方法 NAVIER-STOKES方程 浸入边界法 Strouhal数
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基于CIP方法的液滴冲击薄膜数值模拟 被引量:1
12
作者 叶洲腾 赵西增 王兴刚 《水动力学研究与进展:A辑》 CSCD 北大核心 2015年第3期265-271,共7页
该文基于自主研发的气-液二相流数学模型开展了液滴冲击液膜的数值模拟,采用紧致插值曲线(CIP;constrained interpolation profile)方法离散Naiver-Stokes方程,完成速度-压力场的求解,并分析了速度场、压力场随时间变化的过程。采用VO... 该文基于自主研发的气-液二相流数学模型开展了液滴冲击液膜的数值模拟,采用紧致插值曲线(CIP;constrained interpolation profile)方法离散Naiver-Stokes方程,完成速度-压力场的求解,并分析了速度场、压力场随时间变化的过程。采用VOF/WLIC(volume of fluid/weighed line interface calculation)方法重构了自由面,并与SOLA-VOF方法及CIP方法得到的自由面进行比较,验证VOF/WLIC方法对于液滴冲击液膜问题的适用性。通过调整气、液二相流的黏度比值,分析比较了不同黏度比值对模拟结果的影响。结果表明,CIP方法可精准重现液滴冲击过程中的复杂自由面流动现象。 展开更多
关键词 液滴冲击 CIP方法 二相流 VOF/WLIC方法 自由面流动
基于三角网格的四阶Hermite型对流守恒格式 预览
13
作者 郭鸽 冯仁忠 胡鹏 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第S1期130-134,共5页
提出一种基于三角网格的求解双曲对流方程的高阶守恒型格式。该格式首先在每个三角单元上重构二元三次Hermite插值多项式,以当前时刻单元节点处解的函数值、一阶空间导数值和该单元的积分平均值为插值条件。然后,利用Semi-Lagrange方... 提出一种基于三角网格的求解双曲对流方程的高阶守恒型格式。该格式首先在每个三角单元上重构二元三次Hermite插值多项式,以当前时刻单元节点处解的函数值、一阶空间导数值和该单元的积分平均值为插值条件。然后,利用Semi-Lagrange方法得到单元节点处的下一时刻解的函数值及导数值,而下一时刻的解的单元积分平均值由有限体积方法得到.本文所提出的格式将原始CIP方法从结构网格推广到非结构网格上,使得CIP方法能灵活地用于处理复杂边界问题.该格式为显式紧致格式,计算简单且易于实现。数值实验表明,该格式对于光滑解问题能达到四阶空间精度,而对于非光滑解问题能准确地捕捉激波的位置,改进了原始CIP格式的不守恒性。 展开更多
关键词 双曲方程 HERMITE插值 CIP方法 三角网格 Semi-Lagrange方法
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紧致型CIP方法数值模拟非线性波的传播 预览
14
作者 郭彦 刘儒勋 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期 233-240,270,共9页
结合CIP方法和高阶紧致方法,提出了紧致型CIP方法,并利用该方法对非线性波进行数值模拟,该种方法采用小模板得到高精度的格式,通过3个算例可以看出其优越性。
关键词 HOC方法 CIP方法 紧致型CIP方法 非线性波
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数值模拟二维溃坝 预览 被引量:4
15
作者 朱琳 田振夫 《水动力学研究与进展:A辑》 CSCD 北大核心 2008年第6期,共7页
该文应用Level Set方法研究了二维溃坝问题.用二阶投影法和高阶迎风格式求解二维Navier-Stokes方程,用CIP(cubic-Interpolated Pseudoparticle)方法求解Level-Set方程.通过数值计算得到了各个时刻溃坝运动界面的变化和相应速度的分布,... 该文应用Level Set方法研究了二维溃坝问题.用二阶投影法和高阶迎风格式求解二维Navier-Stokes方程,用CIP(cubic-Interpolated Pseudoparticle)方法求解Level-Set方程.通过数值计算得到了各个时刻溃坝运动界面的变化和相应速度的分布,该文的数值结果与相关的数值实验结果基本一致,说明该文的算法对于捕捉溃坝波的破碎和融合是实用且有效的. 展开更多
关键词 Level-Set方法 溃坝 二阶投影法 CIP方法
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几种差分格式对于流体弹塑性模型的适应性分析 预览 被引量:3
16
作者 王景焘 于长平 刘凯欣 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第1期 1-6,共6页
通过模拟弹性介质和流体中的强间断传播,分析了守恒元/解元(CE/SE)、立方插值伪质点法(CIP)、Roe格式以及二阶Godunov方法(MUSCL)四种格式对流体弹塑性问题的适应性,发现CE/SE方法和MUSCL方法较为优越。利用CE/SE方法模拟... 通过模拟弹性介质和流体中的强间断传播,分析了守恒元/解元(CE/SE)、立方插值伪质点法(CIP)、Roe格式以及二阶Godunov方法(MUSCL)四种格式对流体弹塑性问题的适应性,发现CE/SE方法和MUSCL方法较为优越。利用CE/SE方法模拟了爆炸焊接形成的波状界面问题,印证了CE/SE方法在处理流体弹塑性问题上的优越性。 展开更多
关键词 流体弹塑性 CE/SE方法 CIP方法 MUSCL格式 Roe格式
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二维高阶CIP数值方法及其应用 预览 被引量:2
17
作者 朱廷儒 彭晓东 +2 位作者 王刚 赵小明 唐昌建 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期 109-116,共8页
利用函数及其高阶导数值构造五次插值函数近似网格单元内的真实解,改进数值求解双曲类偏微分方程的CIP数值算法。基于之前的一维高阶CIP数值算法思想,不同于利用时间分裂技术,发展了二维高阶CIP数值算法。改进后的算法具有五阶数值... 利用函数及其高阶导数值构造五次插值函数近似网格单元内的真实解,改进数值求解双曲类偏微分方程的CIP数值算法。基于之前的一维高阶CIP数值算法思想,不同于利用时间分裂技术,发展了二维高阶CIP数值算法。改进后的算法具有五阶数值精度和显示格式的优点。 展开更多
关键词 CIP数值方法 高阶插值 磁流体
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高阶CIP数值方法及其在相关物理问题中的应用 预览 被引量:2
18
作者 傅德月 彭晓东 《计算物理》 EI CSCD 北大核心 2011年第2期 259-267,共9页
利用函数的高阶空间导数值构建其高次插值,得到高阶CIP(Constrained Interpolation Profile)数值算法,并在此基础上模拟研究等离子体物理中著名的伏拉索夫-泊松(Vlasov-Poisson)方程相关物理问题.高阶CIP数值方法具有更高数值精度,... 利用函数的高阶空间导数值构建其高次插值,得到高阶CIP(Constrained Interpolation Profile)数值算法,并在此基础上模拟研究等离子体物理中著名的伏拉索夫-泊松(Vlasov-Poisson)方程相关物理问题.高阶CIP数值方法具有更高数值精度,从而可以在同等精度的情况下减少计算格点数,加速数值计算速度. 展开更多
关键词 CIP数值方法 高阶插值 伏拉索夫-泊松方程
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立方插值拟质点(CIP)方法的改进及其应用 预览
19
作者 朱琳 《佳木斯大学学报:自然科学版》 CAS 2011年第1期 108-109,111,共3页
主要对求解对流方程的立方插值拟质点(CIP)方法做了改进,给出了紧致立方插值拟质点(CCIP)方法,并通过实例验证了此方法的有效性.
关键词 对流方程 立方插值拟质点(CIP)方法 紧致立方插值拟质点(CCIP)方法
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