边界元法数值方法是一种用于求解工程领域中偏微分方程的数学工具。这一方法通过将问题的边界离散化,将原本需要在整个域内求解的高维问题转化为边界上的低维问题。这种方法具有数学处理简洁、计算效率高的优点,因而在许多工程问题中得到了应用。 在具体应用上,边界元法可以解决工程中常见的弹性力学、流体力学以及电磁学等问题。它特别适用于那些具有无限或半无限边界条件的问题,例如地基工程、土壤-结构相互作用、声学、热传导和流体流动等领域。 边界元法的数学原理基于格林公式或者高斯散度定理,将偏微分方程转化为边界上的积分方程。这使得边界元法可以在比有限元法更少的未知量情况下求解问题,因为有限元法需要在整个域内布置网格,而边界元法则只需要在边界上布置。这种方法尤其适合于处理形状复杂的边界问题。 在工程应用中,边界元法可以用来进行结构的强度和稳定性分析,预测建筑在地震等极端条件下的行为。此外,该方法也用于分析不规则形状的波导问题,以及电磁场和电势的分布问题,比如在电磁兼容性和高频电子设备设计中的应用。在流体力学方面,边界元法可以模拟不可压缩和可压缩流体的流动,适用于管道流、外部绕流等问题的分析。 边界元法的关键优点包括计算精度高、所需的存储空间小、计算速度快,特别是在处理无限域问题时,边界元法可以避免有限元法中可能出现的截断误差。尽管如此,边界元法也有其局限性,比如对于某些类型的边界条件处理不如有限元法灵活。 在工程应用中,边界元法通常需要结合工程软件实现数值计算。现代边界元法软件通常具备丰富的预处理、求解和后处理功能,使得工程师可以更加便捷地使用边界元法解决实际问题。 边界元法的发展在一定程度上也推动了相关数学理论和数值分析方法的发展。例如,快速多极子技术的发展,极大地提高了边界元法在大型问题计算时的效率。同时,随着计算机技术的快速发展,边界元法的实用性和计算规模也在不断提升,为更复杂的工程问题提供了可行的数值解决方案。
2025-10-10 16:51:26 1.62MB 边界元法 工程应用
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matlab如何敲代码斯托克斯流模拟 Stokes-Flow-Simulation是边界元方法(BEM)和基础解法(MFS)的Matlab实现,用于基于牵引力和速度边界条件来模拟Stokes流。 该存储库包含低雷诺数流(斯托克斯流)的数值模拟的实现。 这项工作是我在耶鲁大学博士学位论文的一部分[1]。 该代码可以执行三种可能的仿真类型: 基本解决方案(MFS)求解二维流的方法 边界元法(BEM)求解二维流 BEM解决3D流 在所有情况下,例程均会在指定牵引力和/或流边界条件后以数值方式求解域内部的矢量流场。 默认设置是模拟与相似的几何。 在某些情况下,也可以直接计算压力场,切应力张量和/或流函数。 安装 下载包含m文件的文件夹。 将所有文件夹和子文件夹添加到Matlab中的路径。 打开doit_sim_BEM_2D.m并逐格执行。 如何使用这个储存库 该存储库包含一系列m文件以及一个教程文档。 依次将m文件分为可立即运行的“ doit”可执行文件。 这些文件都位于scripts文件夹中。 可执行文件依次调用后端函数。 根据调用函数的模拟,这些函数按文件夹划分为bem_2d_functi
2025-09-08 21:36:29 937KB 系统开源
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压电双材料基体裂纹瞬态响应的时域边界元分析,雷钧,杨庆生,本文采用时域边界元法对力电平面冲击载荷作用下双层压电材料中基体裂纹的瞬态响应问题进行了数值研究。针对典型的双材料模型,采
2024-01-11 10:47:02 440KB 首发论文
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边界元的简要论述 界元法(boundary element method)是一种继有限元法之后发展起来的一种新数值方法,与有限元法在连续体域内划分单元的基本思想不同,边界元法是只在定义域的边界上划分单元,用满足控制方程的函数去逼近边界条件。所以边界元法与有限元相比,具有单元个数少,数据准备简单等优点。但用边界元法解非线性问题时,遇到同非线性项相对应的区域积分,这种积分在奇异点附近有强烈的奇异性,使求解遇到困难。
2023-10-18 21:04:51 552KB 边界元分析
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基于Fortran的时域边界算法,可用于动力学计算、如波动问题、裂纹扩展问题等等。
2023-03-06 17:05:28 5KB Fortran TDBEM
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l-曲线矩阵代码RSBEM MATLAB中的正则化Stokeslet边界元方法 自述文件 该存储库是做什么用的? 该存储库包含正则化的Stokeslet边界元方法(RSBEM)的MATLAB实现,用于模拟3D中的低雷诺数“蠕变”流。 它受到(1)的极大启发,但是利用了二阶曲面三角形曲面网格和一些性能改进。 到目前为止,它主要用于模拟游泳的单鞭毛细菌(2)和游泳鞭毛的鞭毛虫(3),但已尽力使代码保持通用,因此可以在其他模型中对其他几何形状和低雷诺数问题进行建模。未来。 Salome平台()已用于生成几何图形和网格。 与此相关的python脚本也适用于弯曲杆细菌和螺旋细菌鞭毛。 该代码正在进行中。 它尚未被记录,易于使用等,但是我正在朝着这个目标努力。 (1)DJ Smith,一种边界元素正则Stokeslet方法,适用于纤毛和鞭毛驱动的血流。 皇家学会会议录A:数学,物理和工程科学。 465,3605–3626(2009)。 (2)R. Schuech,T。Hoehfurtner,D。Smith和S. Humphries。 运动弯曲细菌是帕累托最优的。 准备中提交给Science(3)L
2023-02-28 17:34:20 3.78MB 系统开源
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传统的边界元法在计算过程中形成满系数矩阵,使迭代法计算量和存储量与未知量数的平方成正比,从而限制了其在大区域声场问题中的应用。为此,发展了一种快速多极子声学边界元法,阐述了其基本原理,给出了其数值处理过程,并成功应用于消声器声学性能的预测。理论分析和算例结果表明:该方法能获得较高的求解精度,减少存储量,并在一定的分析频率范围内有效节省计算时间。因此,快速多极子声学边界元法可以有效应用于处理大区域声场问题。
2022-10-14 12:01:22 396KB 工程技术 论文
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快速多极子边界元法是近年来快速发展和应用的一种新的数值计算方法,对于解决大规模问题具有十分明显的优势;首先,对快速多极算法进行了总述,阐述了基本原理、数学基础和实现步骤;然后,对其在基础领域和各个工程领域内的研究进展做了一定的总结和概括,并着重介绍了其在声学问题和流固耦合问题中的应用;最后,简要展望了快速多极边界元方法的发展趋势。
2022-06-22 09:32:24 404KB 工程技术 论文
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此代码包含运行用于弹性静力学分析的 2D 等几何代码所需的所有 matlab 文件。 如需更多指导,最好查看代码存储库,此处也可能提供对代码的最新更新。 主要思想是,不是使用传统的拉格朗日多项式来离散未知场和几何(使用等参概念),而是使用计算机辅助设计 (CAD) 中使用的基函数。 最常见的是这些采用非均匀有理 B 样条 (NURBS) 的形式,但最近的发展(例如 T 样条)与 NURBS 相比具有明显的优势。
2022-05-10 15:52:39 231KB 开源软件
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