引导混沌运动到周期运动的自适应控制策略

提出一种自适应控制策略，对控制参数作线性反馈将非线性动力系统由混沌运动引导到指定的周期运动．所解决的关键问题是将反馈控制强度的确定转化为扩维相空间中的极点配置问题．给出了将该策略用于控制Ｌｏｇｉｓｔｉｃ映射和受迫Ｄｕｆｉｎｇ振子的仿真．     

非线性时滞动力系统的研究进展

具有时滞的动力系统广泛存在于各工程领域．本文从动力学角度对时滞动力系统的研究进展作一综述,内容包括时滞动力系统的特点、研究方法、动力学热点问题的研究进展等．由于时滞动力系统的演化趋势不仅依赖于系统的当前状态,还依赖于系统过去某一时刻或若干时刻的状态,其运动方程要用泛国微分方程来描述,解空间是无穷维的．即使系统中的时滞非常小,在许多情况下也不能忽略不计．对于非线性时滞常微分方程,目前的研究思路基本上与常微分方程系统理论相平行．主要研究方法可分为时域法和频域法,前者包括Ｔａｙｌｏｒ级数法,中心流形法,Ｐｏｉｎｃａｒｅ映射法等,后者包括Ｎｙｑｕｉｓｔ法等．目前对这类系统的动力学研究主要集中在稳定性、Ｈｏｐｆ分岔、混沌等方面．研究表明：时滞动力系统具有非常丰富和复杂的动力学行为,如单变量的一维非线性时滞动力系统可发生混沌现象,与用常微分方程描述的系统有本质性差别．另一方面,人们可巧妙地利用时滞来控制动力系统的行为,如时滞反馈控制是控制混饨的主要方法之一．最后,本文展望了存在的一些问题以及近期值得关注的研究．     

准周期激励Duffing系统中奇异非混沌吸引子的判别方法

奇异非混沌动力学是非线性动力学领域中的新课题。本文以准周期激励Duffing振子为例,对其产生的奇异非混沌吸引子(strange nonchaotic attractors, SNAs)进行分析。通过三维庞加莱截面和定量方法如傅里叶变换、李雅普诺夫指数、李雅普诺夫维数、关联维数和盒维数检测SNAs是否存在。研究结果表明,傅里叶变换无法判断混沌与奇异非混沌行为。而李雅普诺夫指数、李雅普诺夫维数可以作为检测系统混沌与非混沌指标。关联维数和盒维数显著表明系统奇异与非奇异性,从而阐明适用于准周期驱动Duffing振子中存在SNAs的判别方法,并为其他类似系统检测SNAs提供指导。     

二维TODA质点的混沌运动

本文研究了Ｔｏｄａ质点的二维运动系统的动力特性，并通过数值技术获得了其相应的时间历程图，相位状态图，庞加莱映射图和功率谱等，结果显示，Ｔｏｄａ质点的二维动力系统在参数空间中存在着混沌运动。     

Duffing振子强迫振动的混沌特性仿真分析

根据Ｄｕｆｆｉｎｇ振子强迫振动系统的数学模型，编制该动力系统的计算机仿真软件．通过对Ｄｕｆｆｉｎｇ方程实例仿真分析，探讨该类方程出现混沌的各参数之间的关系，可全面分析混沌动力系统特性．     

一类生物流体力学连续系统的分岔研究

连续动力系统的非线性动力学研究,由于其应用的广泛性与问题的复杂性,近年来越来越受到重视。本文对一类生物流体力学中的连续系统-动脉局部狭窄时血液流动的分岔特性进行了研究,采用有限差分方法,将由偏微分方程组描述的边境动力系统约化为由常微分方程组描述的高维离散动力系统。求得了离散动力系统的平衡解并分析其稳定性,同时讨论了流场中变量空间分布的变化情况。求得了离散动力系统的前三个Lyapunov指数,以此作为系统是否发生混沌的判别条件。     

副螺棱周期性扰动对单螺杆挤出机流体混沌混合的影响

从拉格朗日拟序结构的新视角,对扰动副棱单螺杆挤出机螺槽展开结构混沌流场的流体输运机理进行研究。采用有限元法,利用网格叠加技术,计算了扰动副棱单螺杆挤出机螺槽展开结构流体的二维流场分布,采用4阶Runge-Kutta法追踪了挤出机内流体粒子的演变过程,并与可视化实验结果进行了比较,验证了数值模拟的可靠性。在此基础上,利用有限时间李雅普诺夫指数(FTLE)、拉格朗日拟序结构(LCS)、Poincaré截面等研究了扰动副棱单螺杆挤出机内流体的混沌混合特性;分析了副螺棱宽度和高度等参数对混沌流场流型结构的影响。研究结果表明:带副螺棱的单螺杆挤出机流场中同宿点引发了混沌混合;副螺棱的高度是控制混沌流场的重要参数之一,增加副螺棱高度可以在一定程度上增大"扭结"的作用尺度,增加流体的拉伸和折叠作用,减小规则区的面积,有效提高设备的混合效率。     

瓦斯爆燃火焰内部流场分形特性研究

通过高速纹影图像从细观角度详细研究了瓦斯爆燃火焰内部流场的细微结构。实验表明 :火焰内部流场具有明显的分形特征 ,且不同传播条件下分形维数不同。分形维数的大小对火焰内部结构与火焰传播有很大影响 ,是衡量瓦斯火焰传播速度的有效参数。     

二维非线性微分动力系统与圆映象（Ⅰ）：极限环向圆映的拓扑变 …

本文讨论了二维非线性常微分系统（极限环）向圆映象的变换。利用拓扑变、藕合振子的锁相条件和付利叶展开，我们建立了极限环与圆映象的关系。它由一组方程系列来表达，文中称为ＴＴＥ系列。这样就给出了一个研究二维百线性微分动力系统的周期与混沌的新途径，这就是：微分动力系统－－圆映象－－类比－结论。     

振动锤的数学模型与全局分叉

用现代动力系统方法，将振动锤的动力学等价地简化为圆周上的分段连续自映射，并描述了此映射的性质．随着激振频率的增加，系统产生的分叉过程与普通的一维连续映射有本质差异．在极限状态下，振动锤的运动是混沌的．     

振荡流底层拟序结构及其与泥沙相互作用研究

湍流拟序结构与泥沙及床面相互作用的机理, 是目前国内外泥沙学术界研究的热点领域. 本文针对单向流和振荡流底边界层的湍流拟序结构与泥沙相互作用研究状况进行了综述, 重点论述了振荡流底边界层湍流研究的概况与今后需要开展的重点研究内容.      

槽道湍流近壁区相干结构的数值模拟

从流动稳定性理论中的共振三波出发，采用类似湍流直接数值模拟中的最小单元概念，用伪谱方法，对槽道湍流近壁区的单个相干结构进行了数值模拟，得到了与实验基本一致的结果，同时也搞清楚了在谱方法中用Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ－τ方法和配置点法哪个更精确的问题。     

湍流的相干结构:推演方法和结果

本文讨论壁面湍流发展的相干结构的观点.在简要的历史文献综述后,我们回顾一些基本观点, 并且介绍相干结构的思想.基于大量主要是由实验所得的结果,本文通过广泛运用的事件检 测技术,探讨湍流边界层内部和外部区域发生的现象.我们从边界层内部区域发生的现象、 边界层外部大尺度运动的发展和涡结构动力学的角度来描述流动的现象.在文章的 第2部分,介绍从背景流动中推演出湍流相干结构的各种方法以及在各种方法框架下所得到的结果, 讨论速度梯度张量不变量、压力的Hessian矩阵分析和本征正交分解等方法.每一个过程 都有``相干结构'的特定的定义,满足恰当的数学构架,并可以对湍流数据做相干结构动力 学分析.这一工作可能会对当前流体动力学家在湍流研究中用到的最新理论和技术的传播有 所贡献.     

冲击高度对自由冲击射流影响的实验研究

采用热线风速仪测量了雷诺数为 ２３ ０００时四种冲击高度下率流自由冲击射流流场，并给出详细的结果．表明壁面的“阻尼”影响主要集中在近壁面０．５Ｄ以内．小冲击高度时径向速度下降得比大冲击高度时明显要快，量值也较小；在ｒ／Ｄ≤１．５处，小冲击高度时紊动能的数值大小和分布趋势与大冲击高度时不同，特别是在喷管出口距冲击板高度Ｚ与喷管直径Ｄ之比Ｚ／Ｄ为８时分布特殊，在其它测点处，紊动能的分布趋势基本一致，只是大冲击高度下的值较大；流动结构在Ｚ／Ｄ为６～８时发生了较大的变化，这种变化与势流核心区有关，在势流核心区的顶端以及下游的一段距离内紊流度都很高．     

机翼尺度效应对等离子体分离流动控制特性的影响

等离子体流动控制技术是一种以等离子体气动激励为控制手段的主动流动控制技术. 为了进一步提高等离子体激励器可控机翼尺度, 以超临界机翼SC(2)-0714大迎角分离流为研究对象, 以对称布局介质阻挡放电等离子体为控制方式, 以测力、粒子图像测速仪为研究手段, 从等离子体激励器特性研究出发, 深入开展了机翼尺度效应对等离子体控制的影响研究, 提出了适用于分离流控制的能效比系数, 探索了分离流等离子体控制机理, 掌握了机翼尺度对分离流控制的影响规律. 结果表明: (1)随着机翼尺度的增大, 布置到机翼上的激励器电极长度会相应增加; 在本文的参数研究范围内, 激励器的平均消耗功率不会随电极长度的增加而线性增大; 当电极长度达到一定阈值时, 激励器的平均消耗功率趋于定值; (2)在固定雷诺数的情况下, 随着机翼尺度的增大, 等离子体的控制效果并未降低, 激励器能效比系数提高; (3)等离子体在主流区诱导的大尺度展向涡与在壁面附近产生的一系列拟序结构成为分离流控制的关键. 研究结果为实现真实飞机的等离子体分离流控制, 推动等离子体流动控制技术工程化应用提供了技术支撑.      

Quantifying the dynamics of flow within a permeable bed using time-resolved endoscopic particle imaging velocimetry (EPIV)

This paper presents results of an experimental study investigating the mean and temporal evolution of flow within the pore space of a packed bed overlain by a free-surface flow. Data were collected by an endoscopic PIV (EPIV) technique. EPIV allows the instantaneous velocity field within the pore space to be quantified at a high spatio-temporal resolution, thus permitting investigation of the structure of turbulent subsurface flow produced by a high Reynolds number freestream flow (Re _s in the range 9.8?×?10³?C9.7?×?10⁴). Evolution of coherent flow structures within the pore space is shown to be driven by jet flow, with the interaction of this jet with the pore flow generating distinct coherent flow structures. The effects of freestream water depth, Reynolds and Froude numbers are investigated.     

湍流信号的三项分解

利用数字滤波方法和子波（ｗａｖｅｌｅｔ）分析方法对用热线测得的湍流信号进行了三项分解．将湍流信号分解为近似各向同性的小尺度涡和各向异性的大尺度涡之后，再将大尺度涡分解为相干结构部分以及非相干结构部分．与目前检测相干结构常用的条件采样方法相比较后发现，本文的分解方法是可靠的．利用此方法不仅能确定相干结构的时间尺度，而且可以得到非条件平均的相干结构波形．     

等离子体激励器诱导射流的湍流特性研究

为了进一步掌握等离子体流动控制机理, 完善等离子体激励器数学模型, 提升等离子体激励器扰动能力, 采用粒子图像测速技术, 在静止空气下开展了介质阻挡放电等离子体激励器诱导射流特性研究. 实验时, 将非对称布局激励器布置在平板模型上, 随后将带有激励器的模型放置在有机玻璃箱内, 从而避免环境气流对测试结果的影响. 基于激励器诱导流场, 分析了激励电压对诱导射流特性的影响, 揭示了较高电压下诱导射流近壁区的拟序结构, 获得了卷起涡、二次涡等拟序结构的演化发展过程, 计算了卷起涡脱落频率, 阐述了卷起涡与启动涡的区别, 初步探索了卷起涡的耗散机制. 结果表明: (1)层流射流不能完全概括等离子体诱导射流特性, 激励电压是影响射流特性的重要参数. 当电压较低时, 诱导射流为层流射流; 当电压较高时, 诱导射流的雷诺数提高, 射流剪切层不稳定, 层流射流逐渐发展为湍流射流. (2)等离子体诱导湍流射流包含着卷起涡、二次涡等拟序结构; 在固定电压下, 这些涡结构存在恒定的卷起频率. (3)当激励电压较高时, 流动不稳定使得卷起涡发生了拉伸、变形, 引起了流场湍动能增大, 从而加速了卷起涡的耗散. 研究结果为全面认识激励器射流特性, 进一步挖掘激励器卷吸掺混能力, 提升激励器控制能力积累基础.      

刚杆状聚合物和混合层中拟序结构的相互影响

用港方法（即Galerkin方法）求解多球刚杆模型位型空间分布函数的扩散方程，用拟谱方法求解物理空间的N－S方程，同时得到了加入刚杆状聚合物分子的二维混合层中拟序结构的演变过程和聚合物分子的最可几取向．计算结果较为合理地描述了聚合物分子和拟序结构的相互影响．||关键词##4多球刚杆分子模型;;混合层;;拟序结构;;谱方法     

后向台阶湍流拟序结构的实验研究

在水槽中用氢气泡法观测了一个后向台阶的回流区、再附区和边界层再生区的大涡和湍流团的发展,以及近壁区的流动结构,观察到大涡结构对湍流团产生的作用。