用最小二乘配点法解地下水稳定流问题

最小二乘配点无网格法是一种新型高效的无网格法。该方法除节点外又在研究域内引入辅助点,近似函数仍然只通过节点构造,微分方程在所有节点和辅助点上满足。本文将最小二乘配点无网格法应用于非均质多孔介质中的二维地下水稳定流问题,推导了计算格式、编制了相应的计算程序。算例结果表明,最小二乘配点无网格法算法简单,有较高的精度且节省计算量。     

重磁二维正演中的无单元法研究

为了解决网格方法面临的剖分困难,将基于径向基函数的配点型无单元法用于重磁二维正演。主要研究无单元法的基本原理,包括配置-中心节点的设置、形状参数的选取、边界条件的处理、微分方程的离散、矩阵方程的求解等一系列具体问题。通过重磁二维正演结果表明:在相同的剖分尺寸下,无单元法的计算精度高于有限元、有限差分正演;相比于网格法,无单元法还具有节点设置灵活、不用网格剖分、程序编写容易等优点。     

广义节点无网格法在土力学固结分析中的应用

借鉴流形方法思想,引入广义节点的概念,对传统的无网格法进行了改进,建立了可具有任意高阶多项式插值函数的广义节点无网格方法.与传统无网格方法相比,广义节点无网格方法更具有一般性,当选取0阶广义节点位移插值函数时便可得到传统的无网格法.结合土工固结问题,通过推导建立了Blot固结方程的数值计算列式,对静态固结问题进行数值计算,通过对比分析验证了所建议方法的可行性.     

最小二乘配点法解一维非稳定流问题

最小二乘配点无网格法是一种新型高效的无网格法。该方法除节点外又在研究域内引入辅助点,近似函数仍然只通过节点构造,微分方程在所有节点和辅助点上满足。用最小二乘配点法计算河间承压非稳定流问题,算例表明,最小二乘配点法比有限差分法计算精度高,稳定性好。     

无网格法在地下水水位预测中的应用

基于移动最小二乘理论的无网格法是近几年来兴起的一种新的数值计算方法,与有限元法相比,它的主要优点在于无需单元信息,只需节点信息。用无网格法构造了场函数,包括基函数和权函数的选取,形函数及其导数的计算。根据鞍山市首山区水文地质条件,建立了求解双层渗流二维平面系统的数学模型,详细推导了模型求解的无网格方程。应用已识别的参数,用无网格法对该数学模型进行了求解, 并对该区的地下水水位进行了预测,预测的水位与实际水位变化规律基本一致。     

最小二乘配点法在地下水流向河渠水头计算中的应用

最小二乘配点法是用于地下水流计算的一种新型、高效的无网格方法。此方法是在径向基函数配点法的基础上,对计算域进行节点离散,并布置辅助点,近似函数仍然通过节点构造,微分方程在节点和辅助点上都严格满足,从而计算精度更高。而且此方法不需要背景网格,效率高,形式简单。利用该方法计算地下水流向河、渠中的非承压含水层稳定流和非稳定流问题,算例表明,该方法有很好的精度且计算量小,比径向基函数配点法有更精确的结果。     

基于径向基函数配点法的承压稳定流井水位计算方法比较研究

井水位计算在地下水工作中具有重要的作用,目前已有多种计算井水位的方法。在已经产生的多种无网格方法中,径向基函数配点法[3][4]具有易实施、高精度、高效率、与空间维数无关、不受背景网格限制等优点,是一种真正的无网格方法。基于径向基函数配点法,分别用传统方法、传统方法的校正方法及奇点磨光法,计算承压稳定流情形下的井水位。实例计算显示,用奇点磨光法计算后的井水位与井处真实水位最为接近。     

岩土工程数值计算中的无网格方法及其全自动布点技术

自然单元法采用无网格的思想全域构造插值函数,它的求解精度高,计算时间少,可准确地施加边界条件,兼具有无网格法和有限单元法的优点和特点,是一种理想的用于岩土及地下工程分析计算的数值方法。文中简要地介绍了自然单元法的基本理论,并针对岩土及地下工程问题特点,给出了一种无网格离散点的全自动布置方法。     

多层网格法在地下水水流计算中的应用

本文详细介绍了多层网格法的基本原理和方法．通过一个理想模型的计算，发现多层网格法具有比普通迭代法效率高，收敛速度与网格步长无关的特点，并将该方法应用于濮阳市地下水资源价中。     

用径向基函数配点法求解河渠间地下水问题

本文采用径向基函数配点法建立了河渠间地下水非承压稳定流问题的数值模拟模型。径向基函数配点法的计算结果与形状参数的取值密切相关。将计算所得的近似解与解析解对比产生的误差很小,说明径向基函数配点法是一种既有效又有较高精度的求解方法。     

时空径向基函数配点法在计算二维地下水非稳定流动问题中的应用

本文中使用的径向基函数配点法是以时空配点法为基础来解决抛物型方程的一类问题。这种方法与近似求时间导数的隐式,显式法以及其他数值法不同,它不需要对离散系统的时间稳定性进行分析。用时空径向基函数配点法求解二维地下水非稳定流动问题,通过呈现有混合边界条件及只有一类边界条件两种情况下的计算结果,说明了该方法求解该问题的精度及效率较高,结果理想。     

基于球坐标系下有限差分的地磁测深三维正演

为了计算全球尺度电磁感应的响应,本文介绍地磁测深频率域三维正演。正演算法采用球坐标系下的交错网格有限差分方法,从Maxwell方程的积分形式出发,采用PARDISO对离散后的方程组求解,避免了迭代求解的散度校正。为了验证本文结果的正确性和精度,与前人的有限元和有限差分方法进行了对比,一维层状模型的三维交错网格有限差分数值结果和解析解相对误差小于5%,双半球模型的计算结果与前人的计算结果完全吻合。三维"棋盘模型"计算表明磁场分量对异常体的大小和位置具有很好的分辨能力。     

岩土体渗流自由面问题的重心插值无网格方法

岩土体的渗透破坏、地下工程的防渗设计等无不与渗流计算有关。针对渗流自由面问题,提出一种重心拉格朗日插值的配点型无网格方法。由于渗流自由面问题的求解区域是不规则区域,该方法通过将不规则求解区域嵌入一个正则矩形区域,在正则区域上采用重心拉格朗日插值近似未知函数,利用配点法离散渗流问题的控制方程,将重心拉格朗日插值的微分矩阵离散成代数方程表达的矩阵形式。将自由面上的边界条件通过重心拉格朗日插值离散,通过置换方程法和附加方程法施加边界条件,利用正则区域上的重心插值配点法,通过迭代确定最终自由面的位置。数值算例表明所提出的无网格方法对于求解渗流自由面问题的正确性和高精度。     

Groundwater management using a new coupled model of meshless local Petrov-Galerkin method and modified artificial bee colony algorithm

To develop sustainable groundwater management strategies, generally coupled simulation-optimization (SO) models are used. In this study, a new SO model is developed by coupling moving least squares (MLS)-based meshless local Petrov-Galerkin (MLPG) method and modified artificial bee colony (MABC) algorithm. The MLPG simulation model utilizes the advantages of meshless methods over the grid-based techniques such as finite difference (FDM) and finite element method (FEM). For optimization, the basic artificial bee colony algorithm is modified to balance the exploration and exploitation capacity of the model more effectively. The performance of the developed MLPG-MABC model is investigated by applying it to hypothetical and field problems with three different management scenarios. The model results are compared with other available SO model solutions for its accuracy. Further, sensitivity analyses of various model parameters are carried out to check the robustness of the SO model. The proposed model gave quite promising results, showing the applicability of the present approach.     

用无网格伽辽金法求解稳定地下水流问题

详细介绍了无网格伽辽金法（EFGM）基本原理,并将其应用于非均质多孔介质中的稳定地下水流问题,用具体算例将无网格伽辽金法计算结果与传统有限元法（LFEM）计算结果作比较,计算表明无网格伽辽金法具有较高的精度。     

非饱和渗流模拟中非均匀空间网格的改进方法

Richards方程在非饱和渗流模拟及其他相关领域应用广泛。在数值求解过程中,可以采用有限差分方法进行数值离散并迭代求解,为了获得较可靠的数值解,常规的均匀网格空间步长往往是较小的。在一些不利数值条件下,如入渗于干燥土壤,迭代计算费时甚至精度也不能得到很好改善。因此,文章提出Chebyshev空间网格改进方法,结合有限差分方法对Richards方程进行数值离散以获得线性方程组,并通过经典的Picard迭代方法进行迭代求解线性方程组以得到Richards方程的数值解。通过均质土和分层土2个不利情况下的非饱和渗流算例,又结合模型解析解和软件Hydrus-1D,对比研究了改进网格方法与均匀网格方法获得数值解的精度。结果表明,提出的Chebyshev网格方法相较于传统的均匀网格,可以在较少的节点数下获得较高的数值精度,又具有较小的计算开销,有较好的应用前景。     

解非均质各向异性地下水渗流模型的改进型有限差分法

常用的求解地下水渗流模型有限差分法，三角形单元Δikj内水文地质参数相同，以相同参数的三角形单元进行参数分区，这种方法，对某些情形可以达到解决地下水渗流场模拟和预报问题，但对非均质各向异性有一定的局限性。本文阐述了以三角形单元的棱边控制面积作为参数分区的最小单元的参数分区方法，建立了单元非等参有限差分方程，给出了实际应用例子。该方法可更准确刻画非均质各向异性问题，同时兼容以往的差分方程，可退化成一般有限差分格式。     

Using a shifted Grünwald-Letnikov scheme for the Caputo derivative to study anomalous solute transport in porous medium

We propose an extension of the shifted Grünwald-Letnikov method to solve fractional partial differential equations in the Caputo sense with arbitrary fractional order derivative α and with an advective term. The method uses the relation between Caputo and Riemann-Liouville definitions, the shifted Grünwald-Letnikov, and the traditional backward and forward finite difference method. The stability of the method is investigated for the implicit and explicit scheme with homogeneous boundary conditions, and a stability criterion is found for the advective-dispersive equation. An application of the method is used to solve contaminant diffusion and advective-dispersive problems. The numerical solution for the fractional diffusion and fractional advection-dispersion is compared with their respective analytical solutions for different time and space grid refinements. The diffusion simulation exhibited a good fit between the analytical and numerical solutions, with the explicit scheme going from stable to unstable as the time and space refinement changes. The fractional advection-dispersion application produced small deviations from the analytical solution. These deviations, however, are analogous to the numerical dispersions encountered in conventional finite difference solutions of the advection-dispersion equation. The new method is also compared with the traditional L2 method. Notably, an example that involves asymmetrical fractional conditions, a fractional diffusivity that depends on time, and a source term show how the methods compare. Overall, this study assesses the quality and easiness of use of the numerical method.