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针对理想简谐振子力学模型,研究了其守恒律,并利用辛欧拉格式分析简谐振子振动过程.首先给出了谐振子系统的平方守恒律、周期守恒律和相差守恒律.构造了谐振子的普通欧拉格式和辛欧拉格式,研究了两种格式下三种守恒律各自的保持情况.模拟结果显示:辛欧拉格式能够精确保持时域守恒律(平方守恒律),但无法保持频域守恒律(周期守恒律和相差守恒律).如要克服辛欧拉格式的不足,需按邢誉峰教授提出的方法进行校正. 相似文献
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本文基于Bridges教授建立的多辛算法理论及其Hamilton变分原理,采用广义多辛算法研究了大阻尼杆的阻尼振动特性.引入正交动量后,首先将描述大阻尼杆振动的控制方程降阶为一阶Hamilton近似对称形式,即广义多辛形式;随后采用中点离散方法构造形式广义多辛形式的中点Box广义多辛离散格式;最后通过计算机模拟研究大阻尼杆振动过程中的耗散效应.研究结果表明,本文构造的广义多辛算法不仅能够保持系统守恒型几何性质,同时能够再现系统的耗散效应. 相似文献
3.
大型空间结构的平面运动、姿态变化和结构振动影响着其在轨运行的工作精度、效率和寿命.针对太阳帆塔空间太阳能电站,根据其设计方案的结构特征,简化得到轨道平面内的梁 弹簧 梁模型.考虑系统中存在的弱阻尼作用,建立了耦合系统的动力学控制方程,采用辛Runge Kutta和广义多辛结合的复合保结构方法,对系统的耦合动力学行为和阻尼作用进行了分析.研究发现,弱阻尼作用对空间结构轨道变化存在微小影响,其值与轨道半径的比值在10-8量级.姿态角的变化会导致系统非刚性构件的形变变化.研究工作拓展了保结构方法在复杂空间结构动力学问题中的应用,为复杂系统结构的设计和主动控制提供了理论参考. 相似文献
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水动力学系统稳定状态下的总能量与系统初始能量之差直观反映了水力系统的水头损失.本文基于保结构思想,以色散浅水波WBK模型为例,推导了其对称形式及空间辛结构等守恒性质.随后,采用Euler Box差分离散方法构造对称形式的保结构差分格式,并推导其离散空间辛结构,为数值格式保结构性能检验提供理论依据.最后,通过数值实验,考察数值格式的保结构性能,并将数值格式用于研究不同相对扩散系数条件下,WBK方程保结构稳态水质点系统的总能量,为水力系统水头损失的分析提供参考. 相似文献
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基于Hamilton空间体系的多辛理论研究了膜强迫振动问题.利用Runge-Kutta多辛格式构造了一种9×3点半隐式的多辛离散格式,该格式满足多辛守恒律.数值算例结果表明该多辛离散格式不仅能够有效提高数值计算精度,而且能够保持膜振动系统的局部性质.同时利用多辛格式模拟得到的波形图表明多辛方法具有较好的长时间数值稳定性. 相似文献
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空间太阳能电站太阳能接收器二维展开过程的保结构分析 总被引:2,自引:0,他引:2
针对传统数值方法求解微分-代数方程过程中经常遇到的违约问题,本文以空间太阳能电站太阳能接收器的简化二维模型为例,采用辛算法模拟了简化模型的展开过程,研究了辛算法在求解过程中约束违约问题.首先,基于Hamilton变分原理,将描述简化二维模型展开过程的Euler-Lagrange方程导入Hamilton体系,建立其Hamilton正则方程;随后,采用s级PRK离散方法离散正则方程,得到其辛格式;最后,采用辛PRK格式模拟太阳能接收器的二维展开过程.模拟结果显示:本文构造的辛PRK格式能够很好地满足系统的位移约束. 相似文献
7.
基于Hamilton变分原理,构造了微扰Landau-Ginzburg-Higgs方程的一阶广义多辛对称形式,随后对该形式采用多辛差分离散构造其保结构离散格式,最后通过计算机模拟,研究了微扰对Lan-dau-Ginzburg-Higgs方程孤子解的影响,为微扰动力学系统的数值研究提供了新的途径。 相似文献
8.
考虑了结构动力方程转化为状态空间方程后非齐次项的特点,提出了新的简化精细直接积分法.通过分块计算矩阵,能够减小矩阵乘法的计算量,同时分别给出了利用梯形公式、Simpson公式、Cotes公式、高斯公式计算Duhamel积分时的不同简化格式.与原有的精细直接积分法进行了对比,简化方法在保持高精度的同时提高了计算效率.数值算例表明本文简化方法的有效性,在处理大型问题和长时间仿真时将有着很大的优势. 相似文献
9.
针对相控阵空间太阳能电站系统(solar power satellite via arbitrarily large phased array,简称SPS-ALPHA)中太阳帆骨架自旋展开过程中的简化动力学模型,采用辛算法研究了太阳帆骨架的动力响应,并模拟分析了结构振动特性、约束违约及能量保持的情况。首先,建立太阳帆骨架展开过程中的简化模型,基于变分原理将描述简化模型的拉格朗日(Lagrange)方程导入哈密尔顿体系,进而建立模型的正则控制方程;随后,分别采用辛Runge-Kutta方法和经典Runge-Kutta方法模拟骨架结构自旋展开过程,并对比分析了展开过程中的位移约束及能量误差问题。数值模拟结果显示:与经典RungeKutta方法相比,辛Runge-Kutta方法能更好地处理骨架结构自旋展开过程中的约束违约问题及保持系统的总能量不变,并且具有良好的数值稳定性。 相似文献
10.
非线性弦振动方程的多辛算法 总被引:1,自引:1,他引:0
利用Hamiltonian空间体系下的多辛理论研究了非线性弦微小横向振动问题的数值解法.基于Bridges意义下的多辛积分理论,首先推导了非线性弦振动方程的一阶多辛偏微分方程组及其多种守恒律,随后构造了一种等价于Box多辛格式的新隐式多辛格式,最后,运用该多辛格式对非线性弦振动方程进行了数值模拟,并将模拟结果与吕克璞等人得到的解析解进行比较.数值实验结果显示利用本文构造的多辛格式得到的数值解与吕克璞等人得到的解析解非常接近,这说明该多辛格式能够较为精确地模拟非线性弦振动问题,同时数值结果也反映出了多辛方法的两大优点:精确的保持多种守恒律和良好的长时间数值行为. 相似文献