含压力基Navier-Stokes方程最优动力系统建模和分析

研究了采用压力基函数和速度基函数的Navier-Stokes方程的最优截断低维动力系统建模理论.在黏性不可压缩流体中模拟了并排三方柱绕流流场,对此流场进行了含压力基函数和速度基函数的Navier-Stokes方程的最优动力系统建模,并以此为工具分析了三方柱绕流最优动力系统的动力学特性.该研究得到了如下结论:三方柱绕流的最优动力系统的动力学行为为混沌,它与双方柱绕流场的极限环动力学特性有着本质的区别,因此可以通过多柱绕流增进尾流的复杂性,从而促进流体混合.     

不可压缩Navier-Stokes方程最优动力系统建模和分析

研究了同时满足任意速度边界条件和速度不可压条件的Navier-Stokes方程最优动力系统的建模方法.通过对方柱绕流问题的最优动力系统的建模与分析,发现该最优动力系统的动力学特性为极限环.同时,该最优动力系统仅使用了三个最优基函数就很好地描述了所有主要的流场特征和该问题的动力学特性,故满足任意速度边界条件和速度不可压条件Navier-Stokes方程最优动力系统的建模方法,能够用最少的基函数最大限度地描述复杂流体问题及其动力学特性.     

Boussinesq-Burgers方程的分岔及一些有界行波解

利用平面动力系统理论研究了Boussinesq-Burgers方程,讨论了方程在行波变换后所对应的平面动力系统的分岔行为,并基于相平面上特定的相轨道求出了该方程的扭结波、孤立波及周期波的解析表达式.数值模拟进一步验证了所得结论的正确性.     

广义(2+1)维Hirota-Satsuma-Ito方程的分岔理论与动力学分析

主要研究了广义(2+1)维的Hirota-Satsuma-Ito(HSI)方程行波解的分岔及其动力学行为.基于行波变换,文章推导出(2+1)维广义HSI方程对应的平面动力系统.通过对平面动力系统参数不同取值的讨论,确定系统的奇点的个数和类型,得到了动力系统的轨线图.根据系统分岔情况,求解了广义的(2+1)维HSI方程相对应动力系统的不同轨线所有行波解的解析表达式,并作图展示了三类孤立波—bell型孤立波,暗孤立波和线周期波的具体性状.     

对称正则长波方程的行波解分岔

通过平面动力系统的方法讨论了对称正则长波方程的分岔问题.得到了该方程的分岔条件,在一些参数的具体值的情况下给出相图并通过微分方程的数值模拟方法模拟出了该方程的周期行波解、孤立行波解及无界行波解.     

并列双方柱绕流的大涡模拟及频谱分析

应用二阶全展开ETG有限元离散格式与大涡模拟相结合的方法,对间距比为1.5情况下的并列双方柱绕流进行了数值模拟．由王小华、何钟怡提出的二阶全展开ETG有限元方法通过对N-S方程中的时变项进行Taylor展开,从而把时间导数用空间导数来代替,其作用相当于引入了人工粘性．计算得到了不同时刻的流线图,给出了两方柱的阻力系数、升力系数以及两对称点上流向速度随时间的变化历程,并采用谱分析的方法研究了对称边界条件下并列双方柱绕流的频谱对称性问题．为了消除初始条件的影响,在所取样本中去除了计算中初始段的数据,分别分析了阻力系数、升力系数以及两对称点上流向速度的频谱．结果表明:对称边界条件下,双方柱绕流运动参量的时域过程虽然是不对称的,但频域过程却是对称的．     

外部绕流的Navier-Stokes方程的边界层方程和维数分裂法

采用基于物体表面二维曲面的半测地坐标系(S-coordinate)建立了一个新的外部绕流边界层方程(boundary layer equations,BLE).BLE是一个关于物体的未知法向粘性应力张量和压力的非线性偏微分方程,其解的存在性得到了证明.此外,通过在二维流形上应用若干个2D-3C偏微分方程组来近似Navier-Stokes方程,获得了三维Navier-Stokes方程的维数分裂法.最后,对球和椭球的外部绕流问题给出了算例.     

带跳的随机Duffing-Van Der Pol方程的随机吸引子(英文)

本文利用随机动力系统和随机分析方法,研究了在一定条件下带跳的随机Duffing-van der Pol方程随机吸引子的存在性和随机分岔.     

两相流中柱状固粒对流体湍动特性影响的研究

对含柱状固粒的两相流场,建立了包含柱状固粒对流场影响的流体脉动速度方程,在求解脉动速度方程的基础上,经平均得到流体的湍流强度和雷诺应力.将该方法用于槽流湍流场的求解,并与单相流实验结果进行了比较.计算中变化柱状固粒的参数,给出了固粒的体积分数、长径比、松驰时间对流场湍动特性的影响,说明粒子对流场的湍动特性起着抑制作用,其抑制的程度与粒子的体积分数、长径比成正比,与粒子的松弛时间成反比.     

非定常二维Navier-Stokes方程流函数-涡度形式的特征-混合有限元数值模拟

本文针对非定常的二维Navier-Stokes方程提出了一种基于流函数一涡度形式的数值模拟方法——特征一混合有限元方法，得到了流函数、涡度函数和流场速度的最优阶的L^2误差估计．     

一类弹性储液箱同液体耦合晃动问题的分岔行为分析

建立了弹性圆柱型储液箱同液体耦合系统在外激励下的非线性振动方程组．采用多尺度法、奇异性理论研究此非线性振动系统共振解的分岔行为,通过对其分岔行为的分析和讨论,得到了这一系统的多种转迁集和分岔图,建立了系统参数与其拓扑分岔解的联系,并且分析了不同参数下系统的分岔特性,为实现储液器参数的优化控制提供了理论依据．     

Stability analysis of shear-thinning flow between rotating cylinders

Stability of the shear thinning Taylor–Couette flow is carried out and complete bifurcation diagram is drawn. The fluid is assumed to follow the Carreau–Bird model and mixed boundary conditions are imposed. The low-order dynamical system, resulted from Galerkin projection of the conservation of mass and momentum equations, includes additional nonlinear terms in the velocity components originated from the shear-dependent viscosity. It is observed, that the base flow loses its radial flow stability to the vortex structure at a lower critical Taylor number, as the shear thinning effects increases. The emergence of the vortices corresponds to the onset of a supercritical bifurcation which is also seen in the flow of a linear fluid. However, unlike the Newtonian case, shear-thinning Taylor vortices lose their stability as the Taylor number reaches a second critical number corresponding to the onset of a Hopf bifurcation. Complete flow field together with viscosity maps are given for different scenarios in the bifurcation diagram.     

一类变形的Boussinesq方程组的行波解分支

在Boussinesq方程组求解方面,用平面动力系统的分支理论研究了一类变形的Boussinesq方程组的行波解分支．得到了不同参数条件下的分支集、相图及所有孤立波和扭波的精确公式．     

带加法白噪声的随机Boussinesq方程组的解的渐近行为

考虑速度和温度同时在加法白噪声扰动下的随机Boussinesq方程组的解的渐近特征.可以接轨道得到该随机方程组的唯一解,并可以验证该解生成随机动力系统,进而证明了该随机动力系统存在随机吸引子.     

纵向磁场激励下简支输流微梁的动力学行为研究

受磁场驱动的微机电系统在工作中存在着力、磁、流-固耦合等非线性特征，其力学行为非常复杂，并将影响系统运行的安全性与可靠性.该文采用非局部Euler梁模型研究磁场激励下简支输流微梁（一种微机电系统）的动力学行为，通过动力系统分支理论和谐波平衡法来考察系统的稳定性和幅频特性曲线.结果表明，可以采用改变磁场强度、流速和阻尼的三重方式调节微机电系统的频率.研究中还发现，小尺度效应和磁场强度可以影响临界流速，阻尼的存在可以改变临界流速的个数和系统的分岔类型.     

约束力学系统的联络及其运动方程的测地性质

用现代整体微分几何方法研究非定常约束力学系统运动方程的测地性质，得到非定常力学系统的动力学流关于１＿射丛上的联络具有测地性质的充分必要条件·非定常情形下的动力学流关于无挠率的联络总具有测地性质，因此任何非定常约束力学系统在外力作用下的运动总可以表示为关于１＿射丛上无挠率的动力学联络的测地运动，这与定常力学的情形有所区别·     

Comparison of the bifurcation curves of a two-variable and a three-variable circadian rhythm model

Two dynamical systems describing the circadian fluctuation of two proteins (PER and TIM) in cells are compared. A simplified model with two variables has already been investigated. Detailed study of the possible bifurcation has been carried out. Periodic solutions of the differential equations with 24-h period have been obtained numerically. Here the general, more realistic model having three variables is investigated. The possible phase portraits and local bifurcations are studied in detail. The saddle-node and Hopf-bifurcation curves are determined in the plane of two parameters by using the parametric representation method. Using these curves the number and the type of the stationary points can be determined. The relation of the two bifurcation curves and the Takens–Bogdanov bifurcation points are also studied. The bifurcation curves are compared to those obtained for the simplified two-variable system.     

Jaulent-Miodek方程的行波解分支

利用平面动力系统分支理论研究了耦合的Jaulent-Miodek方程的孤立波及周期波的存在性,求出了分支参数集．在给定的参数条件下,得到了该方程光滑孤立波解及周期行波解的所有可能的显式表达式．