壁湍流扩展的自相似标度律的实验研究

对风洞中零压力梯度平板湍流边界层进行了实验研究，用热线风速仪测量了不同法向位置的脉动速度，研究了湍流边界层不同法向位置速度结构函数的扩展的自相似标度律。     

非轴对称陀螺体自激运动的定性分析

研究非轴对称陀螺体在自激控制力矩作用下的姿态运动.将无力矩状态的两个初积分的积分常数T和G2作为描述自激运动的状态变量建立其微分方程.利用受扰运动在(T,G2)空间中的相轨迹判断稳态运动的稳定性,并进行了数值验证.     

非定常流函数涡量方程的一种数值解法的研究

对非定常流函数涡量方程的数值求解方法进行了改进,其中流函数一阶导数即速度项采用四阶精度的Hermitian公式,对流项由一般二阶精度的中心差分提高到四阶精度离散差分,包含温度方程在内的离散方程组采用ADI迭代方法求得定常解．以无内热体及有一内热体的封闭方腔内自然对流为例,进行了不同瑞利数（Ra）条件下的数值研究．结果表明,该方法推导简单,求解精度高且计算稳定,适用于封闭腔内高瑞利数复杂混合对流的数值模拟．     

一种SERF陀螺仪核自旋自补偿点存在条件判定方法

核自旋自补偿技术是无自旋交换弛豫(SERF)原子自旋陀螺仪角速率测量的关键.但是,并不是所有条件下SERF系统自补偿点均存在.根据SERF陀螺仪动力学演化机理,通过数学极值法推导出核自旋自补偿点存在条件判定方法,即△值是否满足不小于0的条件,并分析了影响核自旋自补偿点存在的主要因素.通过延长核自旋弛豫时间及提高核自旋极...     

非定常流场中颗粒运动所受Basset力的性质解析

鉴于目前工程固液两相流研究中颗粒运动所受Ｂａｓｓｅｔ力性质的不明确性,应用典型基函数试验法从理论上对其进行了解析．结果表明,在颗粒相对流体的变速运动过程中,Ｂａｓｓｅｔ力是一项比较重要的作用力,一般不宜忽略．但对于湍流场中的高频分量而言,颗粒在其中受到的Ｂａｓｓｅｔ力则很小,可忽略不计．     

Ⅲ型界面裂纹面受变载荷Pxmtn作用下的自相似解

通过复变函数论的方法,对Ⅲ型界面裂纹表面受变载荷$Px^mt^n$作用下的动态扩 展问题进行了研究. 采用自相似函数的方法可以获得解析解的一般表达式. 应用 该法可以很容易地将所讨论的问题转化为Riemann-Hilbert问题, 然后应 用Muskhelishvili方法就可以较简单地得到问题的闭合解. 利用这些解 并采用叠加原理,就可以求得任意复杂问题的解.     

一种引出一般运动刚体角速度概念的新方法

在刚体一般运动的教学中,角速度是学生接受起来比较困难的一个概念,通过矢量运算引入这一概念,为角速度的教学提供了一种新的简单方法.     

一种扑翼运动的模型实验及流场测量方法

俯旋、下拍、仰旋、上挥是一般昆虫运动的四个典型运动过程 ,本文通过研制三维和二维扑翼流场模拟装置以及相应的运动控制系统 ,实现了对昆虫扑翼飞行的上述过程的模拟。在测量方面 ,流场信息主要是通过自研制的 2D -DPIV(二维粒子速度成像仪 )来获得。该系统装备了高分辨率的高速CCD摄像机能够较为精细地动态量化流场 ,3维和 2维流场的动态流动显示以及量化测量都是通过它来实现。初步实验结果表明 ,模拟装置能成功地刻画昆虫翼的典型运动特征 ,2D -DPIV系统也能捕捉和反映强非定常特性的流场。本文还显示了实验中发现的一些有趣的现象 ,这些现象将作为我们进一步研究的重点     

一种基于手机传感器自相关分析的计步器实现方法

针对计步器采用的波峰检测算法要求行人必须将设备佩戴在身体特定部位的问题,提出了一种利用手机加速度传感器信息实现计步器的解决方案。同时,为了降低手机位置不同以及行人的不同运动状态对手机计步器计步结果的影响,设计了一种自相关分析的计步算法。该算法将运动状态分为空闲和行走两种基本类型,根据经验阈值判断运动人员的运动状态进而进行计步计算。试验结果验证了算法的有效性:相对于波峰检测算法,运动状态为行走时计步结果的正确率从92.5%提高到98.6%,运动状态为空闲时计步结果的正确率从96.0%提高到98.8%。表明新设计的自相关分析算法有效地提高了行人计步结果的正确率,为室内人员定位技术的发展提供了新的途径。     

一种基于改进DTW的人体运动模式感知算法

人体运动模式感知算法作为下肢外骨骼机器人的关键技术之一,是外骨骼能否平稳、高效地实现人机协同功能的基础。为提高感知精度,提出了一种改进的动态时间规整（DTW）算法和一种自适应权重分配机制。首先针对传统DTW算法存在匹配失真的问题,提出了一种新的路径约束条件,并适当松弛算法的端点,以处理端点部分数据可能无法对齐的问题;然后在多传感器决策层融合中设计了一种自适应权重分配机制;最后通过惯性测量单元（IMU）采集人体在六种常见运动模式下的运动数据进行实验。实验结果表明,所提出的改进DTW算法和自适应权重分配机制相结合有助于感知精度的提升,六种运动模式的平均感知精度由90.78%提升至97.64%。     

xistence condition of one-dimensional self-similar motion of ideal gas

流体力学自相似运动的外延判据不太完备,对微分方程组做无量纲化处理后,得到以空间相 对坐标\xi和距离$r$为自变量的理想气体一维自相似运动微分方程的基本物理特 征量解函数,它们具有Y(\xi ,r ) = y ( \xi )r^{C_Y }的形式,即对于确定 的\xi, 特征量函数Y ( \xi ,r )具有空间标度不变性. 这种标度不变性是理 想气体一维不定常流自相似运动的存在条件.     

基于深部监测的滑坡动态特征分析

通过引力作用下理想气体流体力学方程组的无量纲化, 以空间尺度因子代 换时间参数, 根据量纲理论\Pi定理, 在方程中用与尺度因子对应的统计量物理 为度量单位, 从理论上推导出流体力学微分方程组的分离变量形式, 获得一组具有 分形结构特征一阶微分方程组. 引力作用下理想气体统计特征参量相对于空间尺度因子的一 般函数形式具有广义分形的结构特征, 这个结果表明局域性流体力学微分方程能够作为统计分 形结构的动力学基础.     

近场波动的数值模拟

本文评述了近年来波源（或散射体）及其邻域内波动数值模拟的主要研究结果，着重讨论了人工边界条件这一关键问题的研究进展     

SIMULATION OF WAVE MOTION USING A LATTICE GAS MODEL

The lattice gas model for simulating two-phase flow, proposed by Appert and Zaleski, has been modified by the introduction of gravitational interactions and the new model has been used to simulate standing wave patterns on the free surface of a fluid. The results compare well with linear theory.     

爆炸荷载作用下三相饱和土中气体运动的几个影响因素分析

三相饱和土中的气体含量是决定爆炸波在其中传播的最重要因素，但目前理论上对其中气体运动的描述还不够准确。对影响三相饱和土应力应变关系递增硬化段气体运动的几个因素，包括表面张力、气泡周围介质的粘性和压缩性等进行了描述，并通过数值分析确定这些因素的影响程度。计算结果表明气泡表面张力和气泡周围介质的压缩性对气体运动的影响可以忽略不计，而气体本身的压缩特性和气泡周围介质的粘性是影响气体运动的主要因素。     

储层含水条件下致密砂岩/页岩无机质纳米孔隙气相渗透率模型

页岩及致密砂岩储层富含纳米级孔隙,且储层条件下页岩孔隙(尤其无机质孔隙)及致密砂岩孔隙普遍含水,因此含水条件下纳米孔隙气体的流动能力的评价对这两类气藏的产能分析及生产预测具有重要意义.本文首先基于纳米孔隙内液态水及汽态水热力学平衡理论,量化了储层孔隙含水饱和度分布特征;进一步在纳米孔隙单相气体传质理论的基础上,考虑了孔隙含水饱和度对气体流动的影响;最终建立了含水饱和度与气相渗透率的关系曲线. 基于本文岩心孔隙分布特征,计算结果表明:储层含水饱和度对气体流动能力的影响不容忽视,在储层含水饱和度20%的情况下,气相流动能力与干燥情况相比将降低约10%;在含水饱和度40% 的情况下,气相流动能力将降低约20%.      

透射边界条件在波动谱元模拟中的实现:二维波动

将邢浩洁和李鸿晶提出的多次透射公式(multi-transmitting formula,MTF)的谱元格式应用于均匀介质中线弹性SH波动问题的谱元模拟.假定紧邻人工边界的一层谱单元为具有直线边界的四边形单元,以保证每个人工边界节点都唯一对应一条指向内域的离散网格线.人工边界节点在某时刻的位移由该离散网格线上的节点在前若干时刻的位移确定,按照MTF谱元格式进行计算.通过平面波以一定角度传播的外源问题算例和点源脉冲自由扩散的内源问题算例,验证了方法的可行性以及对实际复杂波动问题的适用性.通过不同类型初值问题算例,在时域内分析了插值多项式阶次、人工波速和透射阶次三个参数对反射误差的影响.结果表明:插值多项式阶次较高的格式会表现出更好的精度,但总体上对反射误差的影响较小;人工波速对反射误差具有显著影响,当人工波速小于介质物理波速时反射误差较大,而当人工波速等于或稍大于介质物理波速时反射误差处于较低水平;透射阶次对反射误差具有决定性影响,表现在不失稳的情形下提高透射阶次能够迅速降低反射误差,但内源问题从三阶MTF开始出现飘移失稳,外源问题从二阶MTF开始出现轻微的飘移失稳.     

透射边界条件在波动谱元模拟中的实现:一维波动

多次透射公式(multi-transmitting formula,MTF)是一种具有普适性的局部人工边界条件,但其在近场波动数值模拟中一般与有限元法结合.由于波动谱元模拟的数值格式与有限元格式有极大的不同,传统的MTF在谱元离散格式中无法直接实现.为了使物理概念清楚、精度可控的多次透射人工边界条件能够适应波动谱元模拟的需求,首先指出多次透射边界与谱元离散格式结合的基本问题,并分析了空间内插和时间内插两种方案的可行性.然后从空间内插角度出发,提出基于拉格朗日多项式插值模式的MTF谱元格式,并采用一种简单内插方法实现高阶MTF.最后通过一维波动数值试验检验这些MTF谱元格式的精度,并讨论其数值稳定性.结果表明:对于一、二阶MTF,几种格式的精度相当;对于三、四阶MTF,基于谱单元位移模式插值的格式精度最高.相反,随着插值多项式阶次的升高,不同MTF格式的稳定临界值逐步降低,但是所有格式均在人工波速大大超过物理波速时才可能发生失稳.     

基于REV尺度格子Boltzmann方法的页岩气流动数值模拟

结合页岩扫描电镜图像,提出页岩气藏物理模型,采用表征单元体积（representative elementaryvolume, REV） 尺度格子Boltzmann 方法,考虑滑脱效应,模拟页岩气在页岩气藏中的流动. 模拟结果表明,页岩气主要沿着天然裂缝窜进,但在有机质和无机质中也存在缓慢的流动,且有机质中的流速要略大于无机质中的流速. 通过改变地层压力,研究地层压力对页岩气渗流特性的影响. 研究结果表明,整个流场的速度和渗透率均随着地层压力的下降而增加.     

ANALYSIS AND IMPLEMENTATION OF THE GAS-KINETIC BGK SCHEME FOR COMPUTATIONAL GAS DYNAMICS

Gas-kinetic schemes based on the BGK model are proposed as an alternative evolution model which can cure some of the limitations of current Riemann solvers. To analyse the schemes, simple advection equations are reconstructed and solved using the gas-kinetic BGK model. Results for gas-dynamic application are also presented. The final flux function derived in this model is a combination of a gas-kinetic Lax– Wendroff flux of viscous advection equations and kinetic flux vector splitting. These two basic schemes are coupled through a non-linear gas evolution process and it is found that this process always satisfies the entropy condition. Within the framework of the LED (local extremum diminishing) principle that local maxima should not increase and local minima should not decrease in interpolating physical quantities, several standard limiters are adopted to obtain initial interpolations so as to get higher-order BGK schemes. Comparisons for well-known test cases indicate that the gas-kinetic BGK scheme is a promising approach in the design of numerical schemes for hyperbolic conservation laws. © 1997 by John Wiley & Sons, Ltd.