基于CFD/CSD的舵面控制气动弹性数值模拟方法

在动态网格上通过耦合求解流动控制方程和结构动力学方程, 发展了一种舵面控制下飞行器运动响应过程中气动弹性数值模拟研究方法.流动控制方程采用N-S方程, 结构动力学采用线性模态叠加方法, 其中流动控制方程空间离散采用基于非结构网格的有限体积方法, 对流通量采用计算HLLC格式, 非定常时间离散采用基于LU-SGS的双时间步长方法.模拟中, 气动运动和结构变形在双时间步长方法推进过程中采用改进松耦合方法, 气动网格与结构网格之间信息交换采用无限平板样条法实现, 飞行器的运动和变形采用基于重叠网格和Delaunay图映射变形网格相结合的方法进行处理.采用多个考核算例对发展的数值方法进行考核验证, 结果表明该方法可以高效精确模拟舵面开环控制下飞行器运动响应过程中的气动弹性特性.      

溃坝流的光滑粒子法模拟

用光滑粒子法模拟几种情况的溃坝流动,对坝外无水和有水的情况进行二维模拟,对坝外有立柱的情况进行三维模拟.流动控制方程采用雷诺平均方程模拟溃坝流动的湍流效应,采用混合长度形式的涡粘模式对控制方程进行封闭,推导其相应的光滑粒子形式的方程.模拟结果表明,数值模拟的流动特征与实验结果符合得非常好,说明发展的光滑粒子法有效.     

贯流风扇气动声场数值模拟及分析

针对贯流风扇气动噪声传播特性,采用基于非结构网格的CE/SE算法对其气动流场进行数值模拟,并模拟了气动噪声的传播.湍流模拟采用大涡模型,搭接式滑移网格模型处理动静干涉.噪声传播采用完全欧拉方程作为控制方程,远场采用无反射边界条件.将使用该方法得到的远场噪声频谱与实验数据进行对比分析,结果表明与实验测量得到宽带频谱不同,采用大涡模拟湍流模型进行声源模拟时,会加强部分离散频率上的声级,从而产生误差.     

喷管中非平衡化学反应气体高速流动的数值模拟

本文给出了非平衡化学反应气体流动的控制方程,并对高速流动情况下控制方程的求解方法进行了详细讨论。本文采用定常方法模拟定常化学反应流动,避免了时间相关法求解中的方程“病态”问题,采用压力主变量原参数求解的方法数值模拟化学反应高速流动,国内外尚未见先例。本文对H_2-F_2化学反应系统在喷管中的流动进行了数值模拟得到了一些有用的结果。     

湿蒸汽两相流动问题的耦合求解

控制湿蒸汽两相流动(汽相和液相)的方程个数多,其数值模拟通常采用将两相分开、两相间用参数传递的方法来处理。本文首次尝试将湿蒸汽两相流动汽相和液相的8个控制方程统一求解,推导了这一方程组的特征值及对应的特征向量,结合控制体积方法,采用TVD格式和时间推进法数值求解这一耦合方程组,研发了相应计算软件。对二维喷管中的自发凝结和非均质凝结算例进行的数值模拟和分析,表明了本文方法和计算软件的有效性和可靠性。     

二维稳态热传导逆问题初步研究

在用有限控制体积法对二维稳态热传导问题进行成功数值模拟的基础上,首先介绍了处理二维稳态热传导逆问题的两种方法:灵敏度法和伴随方程法;然后分别用这两种方法对一典型的圆环域边界条件反演问题进行了计算,并就测量误差对反演结果的影响做了初步分析.结果表明,灵敏度法和伴随方程法都是求解二维稳态热传导逆问题的有效方法.     

光电反馈混沌系统脉冲同步特性研究

提出光电反馈混沌状态下的混沌脉冲同步.首先, 对激光器的混沌动力学方程进行了数值分析, 通过改变反馈系数和脉冲系数来观测混沌状态的变化, 实现了对混沌激光器的控制;然后, 对脉冲同步方程进行数值分析, 给出了同步的模拟图.实验结果表明此方法能实现混沌同步.     

高密度和高粘度比率下气液两相流动的数值模拟

本文在VOF方法的基础上,采用粗细两套网格对高密度和高粘度比率下的气液两相流动模拟进行了研究分析.在细网格中求解流体体积函数方程,在粗网格中采用交错网格求解动量方程和压力修正方程,通过粗细网格间的数据传递获得求解动量方程时需要的准确的界面密度和粘度及控制体密度,克服了高密度和高粘度比率下通过插值方法计算界面密度和粘度及控制体密度带来较大误差的困难,保证了质量和动量同时守恒.高密度和高粘度比率下气液两相流动中气液交界面处密度、速度和压力急剧变化,为了保证格式的有界性和稳定性,采用稳定的有界高阶组合格式STOIC.最后模拟了不同工况下气泡在液体中的运动,并通过实验和模拟结果验证了方法的可行性及准确性.     

液氮温区小型斯特林制冷机回热器特性的理论研究

定量获取小型斯特林制冷机回热器的不可逆性对整机优化设计与性能改进具有重要意义 ,一直是当前小型制冷机研究的难点。文中建立了小型斯特林制冷机回热器的理论模型 ,通过对控制方程进行无量纲化处理及合理简化 ,推导出非常容易求解的零阶一维控制方程 ,推导出了表征小型斯特林制冷机回热器的不可逆性的熵流方程     

螺旋线行波管注波互作用时域理论

研究了螺旋线行波管中电子注与高频场互作用的时域理论.电子对场的作用由高频场方程和空间电荷场方程模拟,场对电子注的作用由运动方程模拟.在螺旋导电面模型下利用安培环路定理和法拉第电磁感应定律得到了时域高频场方程.利用空间电荷波模型处理空间电荷场,得到了空间电荷场方程.将高频场和空间电荷场代入洛伦兹力方程,得到了运动方程.利用耦合阻抗处理高频场方程的激励源,使得高频场方程的求解能够借助诸如HFSS或HFCS等高频模拟软件来实现,增强了时域理论的灵活性.基于上述理论,编写软件数值模拟某螺旋线行波管,验证了时域理论的可行性.     

Singular solitons and other solutions to a couple of nonlinear wave equations

This paper addresses the extended （G′/G）-expansion method and applies it to a couple of nonlinear wave equations. These equations are modified the Benjamin-Bona-Mahoney equation and the Boussinesq equation. This extended method reveals several solutions to these equations. Additionally, the singular soliton solutions are revealed, for these two equations, with the aid of the ansatz method.     

Lam函数和非线性演化方程的多级准确解的不变性

利用小扰动方法对非线性演化方程作展开得到原始方程的各级近似方程.并在Lam方程和Lam函数的基础上，应用 Jacobi椭圆函数展开法求出了非线性演化方程的多级准确解，从而得到了多级准确解中存在的守恒形式. 关键词： Lam函数 Jacobi椭圆函数 多级准确解 非线性演化方程 扰动方法 不变性     

Exact solutions for nonlinear evolution equations using Exp-function method

In this Letter, the Exp-function method is used to construct solitary and soliton solutions of nonlinear evolution equations. The Klein-Gordon, Burger-Fisher and Sharma-Tasso-Olver equations are chosen to illustrate the effectiveness of the method. The method is straightforward and concise, and its applications are promising. The Exp-function method presents a wider applicability for handling nonlinear wave equations.     

A potential integration method for Birkhoffian system

This paper is intended to apply the potential integration method to the differential equations of the Birkhoffian system. The method is that, for a given Birkhoffian system, its differential equations are first rewritten as 2n first-order differential equations. Secondly, the corresponding partial differential equations are obtained by potential integration method and the solution is expressed as a complete integral. Finally, the integral of the system is obtained.     

用三角函数法获得非线性Boussinesq方程的广义孤子解

找到一个合适的代换——三角函数法，将非线性Boussinesq微分方程转换为非线性代数方程组.用吴消元法求解该非线性代数方程组，从而获得一般形式Boussinesq微分方程的广义孤子解. 关键词： Boussinesq方程 吴消元法 非线性代数方程组 孤子解     

求解非线性差分方程孤立波解的直接代数法

推广了求解非线性差分方程孤立波解的直接代数法.用此方法研究了Hybrid晶格方程，借助于符号计算Maple,得到它的新孤波解.这种方法也可用于求解其他的差分方程. 关键词： 微分-差分方程 Hybrid晶格方程 行波解 孤     

求解含有高阶导数偏微分方程的局部间断Petrov-Galerkin方法

构造一类求解三种类型偏微分方程的间断Petrov-Galerkin方法.求解的方程分别含有二阶、三阶和四阶偏导数,包括Burgers型方程、KdV型方程和双调和型方程.首先将高阶微分方程转化成为与之等价的一阶微分方程组,再将求解双曲守恒律的间断Petrov-Galerkin方法用于求解微分方程组.该方法具有四阶精度且具有间断Petrov-Galerkin方法的优点.数值实验表明该方法可以达到最优收敛阶而且可以模拟复杂波形相互作用,如孤立子的传播及相互碰撞等.     

A Modified Homogeneous Balance Method and Its Applications

A modified homogeneous balance method is proposed by improving some key steps in the homogeneous balance method. Bilinear equations of some nonlinear evolution equations are derived by using the modified homogeneous balance method. Generalized Boussinesq equation, KP equation, and mKdV equation are chosen as examples to llustrate our method. This approach is also applicable to a large variety of nonlinear evolution equations.     

Eigenvalues of structures with uncertain elastic boundary restraints

The eigenvalue problems of structures with random elastic boundary supports are studied in this paper. Using the perturbation method, the differential equations including stochastic distributed parameters and random boundary conditions that govern the eigenproblems are transformed to a series of deterministic differential equations and boundary conditions. Then the differential equations and boundary conditions are discretized utilizing the finite element method (FEM). This process is easy to be implemented since the resulting perturbation equations with different orders own the same FEM meshes. The first-order and second-order sensitivities of eigenvalues are derived through solving the deterministic algebraic equations. Upon determining these sensitivities of eigenvalues, the approximate statistic expressions of random eigenvalues considering uncertain elastic boundary supports are established. At the end, several numerical examples are given to illustrate the application and effectiveness of the present method. Comparison of the present numerical results with those from the Monte-Carlo simulation method verifies the accuracy of the developed method.     

An effective method for finding special solutions of nonlinear differential equations with variable coefficients

There are many interesting methods can be utilized to construct special solutions of nonlinear differential equations with constant coefficients. However, most of these methods are not applicable to nonlinear differential equations with variable coefficients. A new method is presented in this Letter, which can be used to find special solutions of nonlinear differential equations with variable coefficients. This method is based on seeking appropriate Bernoulli equation corresponding to the equation studied. Many well-known equations are chosen to illustrate the application of this method.