A brief survey on discontinuous Galerkin methods in computational fluid dynamics

间断Galerkin （DG）方法结合了有限元法（具有弱形式、有限维解和试验函数空间）和有限体积法（具有数值通量、非线性限制器）的优点，特别适合对流占优问题（如激波等线性和非线性波）的模拟研究，本文述评DG 方法，强调其在计算流体力学（CFD）中的应用，文中讨论了DG 方法的必要构成要素和性能特点，并介绍了该方法的一些最近研究进展，相关工作促进了DG 方法在CFD 领域的应用，     

三峡工程中的若干力学问题

简要介绍了三峡水利枢纽工程概况，工程建设中主要技术难点，以及几个主要工程力学问题，包括流体力学、固体力学、二相流及爆破力学等问题．结合三峡工程侧重叙述岩石（体）力学应考虑的新问题．大型岩土工程是庞大的复杂系统，岩石力学涉及众多学科．建议应用系统工程的理论和方法研究岩石（体）力学，使其在国民经济中发挥更大作用，在岩石（体）力学研究中还需针对不同的目标、任务考虑各种非线性问题．因此，岩石（体）力学应与工程问题更紧密地结合．     

第十一届亚洲流体力学会议(11ACFM' 2006)简介

1会议概况 由亚洲流体力学委员会（Asian Fluid Mechanics Committee）主办，马来西亚工程师协会（The Institution of Engineers，Malaysia）承办的“第十一届亚洲流体力学会议’2006”（The Eleventh Asian Congress of Fluid Mechanics，11ACFM’2006）于2006年5月22-25日在位于马来西亚首都吉隆坡市中心的Berjaya时代广场酒店会议中心（Berjaya Times Square Hotel ＆ Convention Center）召开．会议的组织委员会由亚洲流体力学委员会和当地组委会组成．其中亚洲流体力学委员会主席为M．Kiya（Japan）教授，副主席为崔尔杰教授和P．R．Viswanath （India）博士．当地组委会主席由C．S．Ow（Malaysia）教授担任，副主席由C．P．Tso（Malaysia）教授担任．     

原子核聚变反应堆中的力学问题

本文概述了原子核聚变反应堆的意义和反应堆的燃料，结构和设计要求；介绍了氘氚聚变反应堆的运行和控制，自冷液态金属包层和超导磁体中出现的各种力学问题，包括磁流体力学，固体力学，磁固体力学，传热，湍流和有限个自由度系统的力学；还介绍了氘，氦３（＾３Ｈｅ）聚变反应堆中核燃烧时的等离子体稳定性，在带电粒子动能和辐射能直接转换为电能过程中的力学问题，包括磁流体力学和低温等离子体技术，在序言和结语中强调了几个观     

由运动曲面的方程能得到什么？

由运动曲面的方程能得到什么？翟大熙（华中理工大学，武汉４３００７４）在一本流体力学教科书中有一道习题：若可变椭球面是一个流体在ｔ时可能的边界面，设ｕ，ｖ，ｗ是边界面上的速度分量．试决定ｕ，ｖ，ｗ．而在一本习题集中，则以此题作为例题给予了解答，其解法如...     

基于敏感参数修正的结构动态特性设计方法

本文提出了一种基于敏感设计参数修正的求解有限元逆特征值问题的新方法，以解决满足固有频率，固有振型及质量，质心等预定要求的结构动态特性再设计问题。针对通常设计结果对给定的固有振型的误差相当敏感，本文利用列主元ＱＲ分解将设计参数分为敏感设计参数和非敏感设计参数；通过敏感设计参数的修正求解满足预定要求的设计结果。算例及实际设计表明本文方法具有高效、可靠的特性。     

简讯：Journal of Fluid Mechanics创刊50周年

流体力学杂志“Journal of Fluid Mechanics”由剑桥大学教授George Batchelor在1956年5月创办，在国际流体力学界享有很高的学术声望，被公认为是流体力学最著名的学术刊物之一，2005年的影响因子为2．061，雄居同类期刊之首．在它创刊50周年之际，2006年5月JFM出版了第554卷的纪念特刊，其中刊登了现任主编（美国西北大学S．H．Davis教授和英国剑桥大学T．J．Pedley教授）合写的述评：“Editorial：JFM at50”，以JFM为背景，从独特的视角对近50年来流体力学的发展进行了简明的回顾和展望，并归纳了一系列非常有启发性的有趣统计数字．2006年7月21日在剑桥大学应用数学和理论物理研究所（DAMTP）举行了创刊50周年的庆祝会．下午2点，JFM的新老编辑和来宾会聚一堂，Pedley教授致开幕词，其后是5个精彩的报告：The mysterious rattleback and its fluid counterpart（Keith Moffatt），Developments in shear instabilities（Patrick Huerre），Falling clouds（Elisabeth Guazzelli），Ecotectural fluid mechanics（Paul Linden），The success of JFM（Herbert Huppert），最后由Davis教授致闭幕词．     

二十世纪前的弹性力学简史

一般平衡问题的解法设一固体受给定体积力和表面力的作用或在表面力作用下其表面变形成给定形状,则此固体中应力和应变状态的确定可简化为寻找表示位移分量的函数的分析问题。这些函数必须在物体表面内的每一点上都满足平衡微分方程,并且还须在表面上满足一些特定 ...     

用摄动法建立边界层方程

用摄动法建立边界层方程王培光，王振东（河北大学数学系，保定０７１００２）（天津大学力学系，天津３０００７２）边界层理论是普朗特（１８７５－１９５３年）对流体力学的最主要贡献之一，也是黏性流体力学重要的基础性理论．１９世纪末，流体力学沿着两条看来似无关...     

螺旋桨梢涡不稳定性机理与演化模型研究

螺旋桨尾流场的涡流特性是一个基础但又十分复杂的流体力学问题, 它的复杂性源于其蕴含复杂的漩涡系统, 且该漩涡系统会在高速的剪切层流动中不断演化, 其流体动力学行为, 如由稳定态演变为不稳定态的机理以及复杂工况环境中的流动现象, 一直是流体力学领域的难点和备受关注的热点问题. 从工程应用的角度看, 桨后梢涡的演化特性与船舶结构物的宏观特性直接相关, 更好地理解多工况下螺旋桨尾流的动力学特性, 将有助于改善与振动、噪声以及结构问题等相关的推进器性能, 对综合性能优良的下一代螺旋桨的设计和优化有着重要的现实意义. 本文基于延迟分离涡模拟、大涡模拟和无湍流模型模拟方法以及粒子图像测速流场测试分别开展了螺旋桨尾流动力学特性的数值与试验研究, 对螺旋桨尾流不稳定性的触发机理进行了揭示. 基于均匀来流中螺旋桨梢涡的演化机理, 提出了螺旋桨梢涡演化模型. 该模型能够较为准确地模拟螺旋桨梢涡的演化过程, 预测螺旋桨梢涡融合的时间和位置, 对螺旋桨流噪声预报和控制以及性能优良的螺旋桨设计具有重要意义.      

On the effect of the nozzle design on the performances of gas–liquid cylindrical cyclone separators

This paper constitutes an experimental study of the separation performances of a gas–liquid cylindrical cyclone (GLCC) separator that interests the oil industry. The global hydrodynamics behavior in the GLCC is characterized by flow visualization under various inflow operating conditions. The effect of the inlet nozzle design on the performances of the separator is studied by using three different nozzles, and it proves to be a key parameter. With an insufficient nozzle restriction, low swirl intensity is imparted to the flow. Due to inadequate centrifugal effects, liquid is prematurely carried over by the gas as flooding occurs in the separator upper part. High amounts of gas are also carried under by the liquid stream. On the other hand, with a too severe nozzle convergence, the important drag applied by the gas leads to liquid “short circuiting” the cyclone toward the gas outlet. In addition to the nozzle design, the separator performances are influenced by phenomena such as liquid bridging or the occurrence of the slug flow regime at the cyclone inlet. This paper leads to a better understanding of the links between the hydrodynamics in the GLCC and its operational limits, which is necessary to enable reliable scaling up tools.     

Physical mechanics investigations of moving contact lines

移动接触线,指两种互不相溶的流体在固体表面形成移动的三相接触区域.移动接触区域跨越多个尺度,其中三相物质之间的相互作用影响着整个流场的动力学特征.由于在能源、航天、生物等领域中的重要应用和迅速发展,移动接触线在新的应用背景下发展了新的难题.标度分析是度量接触线自相似扩展的重要手段.本文以移动接触线的标度关系为主线,介绍了"力-电-热-化学"多场耦合环境下,亲水内角、微柱阵列、可溶解固体、水力压裂滞后区等复杂几何结构的刚性/柔性固体表面,采用物理力学方法对于移动接触线动力学属性研究的进展.通过跨尺度实验研究、大规模分子动力学模拟和分子动理论/水动力学理论相结合的方法,发现了类固体前驱膜、单分子前驱水链、锯齿形接触线等新现象.从原子尺度的界面结构到连续尺度的流动特性,讨论了移动接触线自相似扩展的标度关系,以及其驱动来源、能量耗散、边界条件等物理机制和规律,为多物理场中的"Huh-Scriven佯谬"探索了解答,为移动接触线的前景和应用提出了展望.     

Bathymetry reconstruction based on the zero-inertia shallow water approximation

The knowledge of the channel bed topography is paramount in modeling the hydrodynamics of open channel flows. Indeed, flow models based on the Shallow Water Approximation require prior information on the channel bed topography to accurately capture the flow features in natural rivers, estuaries, and flood plains. We present here a numerical technique for reconstructing the channel bed topography from given free surface elevation data for steep open channel flows for which the zero-inertia shallow water approximation holds. In this context, the shallow water equations are modified by neglecting inertia terms while retaining the effects of the bed slope and friction terms. We show in this work that by algebraic manipulation, we can recast the governing equations into a single first-order partial differential equation which describes the inverse problem which consists in finding the bed topography from known free surface elevation data. Interestingly, the analysis shows that the inverse problem does not require the knowledge of the bed roughness. The forward problem is solved using MacCormack’s explicit numerical scheme by considering unsteady modified shallow water equations. However, the inverse problem is solved using the method of characteristics. The results of the inverse and the forward problem are successfully tested against each other on two different test cases.     

Extremum problems of boundary control for steady equations of thermal convection

An inverse extremum problem of boundary control for steady equations of thermal convection is considered. The cost functional in this problem is chosen to be the root-mean-square deviation of flow velocity or vorticity from the velocity or vorticity field given in a certain part of the flow domain; the control parameter is the heat flux through a part of the boundary. A theorem on sufficient conditions on initial data providing the existence, uniqueness, and stability of the solution is given. A numerical algorithm of solving this problem, based on Newton’s method and on the finite element method of discretization of linear boundary-value problems, is proposed. Results of computational experiments on solving extremum problems, which confirm the efficiency of the method developed, are discussed.     

CONTINUITY OF GENERALIZED INVERSES OF LINEAR OPERATORS IN BANACH SPACES AND ITS APPLICATIONS

The perturbation problem of generalized inverse is studied. And some new stability characteristics of generalized inverses were presented. It was also proved that the stability characteristics of generalized inverses were independent of the choice of the generalized inverse. Based on this result, two sufficient and necessary conditions for the lower semi-continuity of generalized inverses as the set-valued mappings are given.     

On the Inverse Problem in calculus of Variations

ＯＮＴＨＥＩＮＶＥＲＳＥＰＲＯＢＬＥＭＩＮＣＡＬＣＵＬＵＳＯＦＶＡＲＩＡＴＩＯＮＳＬｉａｎｇＬｉ－ｆｕ（梁立孚）Ｓｈｉｚｈｉ－ｆｅｉ（石志飞）（ＨｕｒｂｉｎＳｈｉｐｈｕｉｌｄｉｎｇＥｎｇｉｎｉｅｅｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｌｅ，Ｈａｒｂｉｎ）（Ｒｅｃｅｉ...     

船舶工程中的力学问题

简要介绍了船舶工程的发展概况，重点介绍了船舶工程结构中的一些主要力学问题，包括船舶稳定性、推进的运动与阻力分析、船舶与海洋结构物的水动力学、静动强度问题、介绍了随机响应分析的概率方法和上述结构的可靠性分析，对21世纪船舶工程面临的挑战以及我国在该领域内的发展前景作了展望．     

再悬浮底泥中非吸附性污染物释放的数值模拟

环境水动力学中, 湖库底泥中污染物释放是人们研究的主要问题之一. 在水动力学条件作用下, 污染底泥再悬浮使大量污染物被重新释放出来, 造成水体的二次污染. 本文基于水槽实验研究提供的大量实测数据, 建立上覆水体-底泥-污染物的耦合力学模型. 在上覆水体不同流速条件下, 数值模拟底泥起动再悬浮过程以及污染物释放过程. 分析流场特性和污染物浓度之间的关系, 得到速度、颗粒体积分数、污染物浓度、湍动能以及时间等参数之间的定量关系. 研究表明, 底泥再悬浮污染物释放过程, 是由上覆水体-底泥-污染物构成的耦合过程. 迅速进入上覆水体的底泥颗粒, 影响了上覆水体流动特性, 进而影响到污染物的释放. 对于非吸附性污染物, 底泥起动后复杂的流场特性是底泥再悬浮污染物释放的主要影响因素. 当流场特性(如雷诺数)改变时, 对流和湍流扩散作用在污染物输运过程贡献不同. 建立上覆水体-底泥-污染物的耦合模型, 研究水动力学条件与底泥污染物释放规律的定量化关系, 可为构建湖库区域水污染模型提供支撑.      

理想导体中具有两个松弛时间的电磁热弹性波

研究处于均布磁场中的理想导体的二维电磁热弹性耦合问题，引入势函数使控制方程转化为3个偏微分方程．运用Laplace变换和Fourier变换得到该问题在变换域内的精确表达式，再通过级数展开和Laplace逆变换法求得在时间较短时的逆变换，得到时间-空间域内问题的解．运用此方法研究了表面受到热冲击的半无限空间问题．给出了电磁热弹性波、膨胀波和横向波传播的速度，并通过数值计算，给出了各个场量的分布图．所得结论与已有的结论一致．     

Not fully established flow around bodies under the conditions of the law of localness

A solution is given to the problem of determining the aerodynamic characteristics of bodies under not fully established conditions of flight, where the law of localness can be used (the modified Newton theory, free molecular flow of the gas, flow of a rarefied gas under intermediate conditions, etc.) It is shown that it is relatively easy to calculate the coefficients of the rotational derivatives of the first order. Numerical examples of the calculation are given.Translated from Izvestiya Akademii Nauk SSSR, Mekhanika Zhidkosti i Gaza, No. 3, pp. 168–173, May–June, 1977.In conclusion, the author thanks A. I. Bunimovich for his interest in the work and M. A. Vorotyntsev for his useful observations.