热毛细对流速度场测试研究

为了探索微重力状态下表面张力驱动流速度场的测试技术，本文在地面进行了模拟实验，对位于热壁下流体中气泡周围的表面张力驱动流进行了研究，并用ＰＩＶ技术测量了流场的速度分布．     

含悬浮固粒的旋转射流剪切层稳定性研究

本文在理想不可压旋转圆射流的运动方程中添加了固粒作用项，由此推得了时间增长率的表达式，进而得关于含悬浮固粒放置射流稳定性的修正瑞利稳定性准则，求出了不同固粒质量密度固－气脉动速度比值，固气脉动速度相位差及Ｓｔｏｋｅｓ数情况下旋转射流场的增长率与径向空间波数的关系曲线，在比较这些曲线的基础上，给出了关于固粒属性对旋转射流场稳定性影响的几个重要结论为控制旋转射流场和后续发展提供了依据。     

旋流燃烧室内湍流燃烧速度场的实验研究

建立了采用分级进风方式的同轴射流旋流燃烧室实验装置，选用耐高温的氧化铝细粉作为示踪粒子，实现了用三维激光粒子动态分析仪(PDA)测量湍流旋流燃烧的热态瞬时速度场．在分级进风比率和旋流致不同的3组实验工况条件下，得到了气体时均轴向与切向速度、轴向与切向脉动速度均方根值和轴向—切向脉动速度二阶关联量的分布．     

三维粒子成像测速（PIV）中粒子像斑定位的透视成像原理,方法及其可确定性

在三维粒子成像测速（ＰＩＶ）方面,可运用体积光照明同时从不同光轴用多个照相机获得ＰＩＶ图像,如何根据这些不同光轴获得的ＰＩＶ图像确定出粒子物点的空间位置是实现三维粒子成像测速的前提。基于此,本文提出了根据多幅不同光轴的ＰＩＶ图像的粒子像斑实现粒子物点三维定位的透视成像定位原理和方法,精确确定透视平面与透视中心在空间的位置是实现粒子物点三维定位的关键,直接测定透视中心（照相机的光学中心）和透视平面在     

展向喷嘴湍流横向射流大涡模拟及其统计分析

采用大涡模拟方法数值模拟了展向椭圆喷嘴的湍流横向射流,对其大尺度结构的时空演化和湍流脉动速度场的时间序列分析、频谱分析、PDF分析以及时、空截面上的统计平均特性进行分析.结果表明,在射流出口附近的下游核心区中速度脉动剧烈,显现出明显的湍流特征.除了三维涡环脱落、扭曲、变形、摆动所对应频率之外,还存在很宽的湍流基频,它与在喷嘴出口附近产生的三维涡环的时空演化过程密切相关.由于展向椭圆喷嘴的湍流横向射流中的三维涡环快速脱落和强相互作用导致射流尾迹中的强湍流脉动,展向椭圆喷嘴湍流横向射流的PDF空间演化特征结构复杂.在射流核心区的湍流偏应力变化平缓,其统计平均值分布接近左右对称.展向椭圆喷嘴的湍流横向射流脉动速度场具有极为复杂的统计行为,与流向椭圆喷嘴相比具有更好的掺混能力.     

金属射流发散性理论分析及数值模拟

分析经典射流理论和相关文献,给出了在汇聚点坐标系中金属Cu对碰形成射流的汇聚射流区、无射流激波封锁区、无射流强度封锁区和形成发散射流区域。对金属超声速射流形成的发散性问题进行了理论分析,诠释了Walker基于实验提出射流发散理论,证明了金属射流超声速部分可形成发散射流也可形成汇聚射流,且超过1.23倍体声速的金属射流必定是发散的。最后,应用自编的欧拉计算程序MEPH对金属Cu以不同速度、倾角对碰射流形成过程进行数值模拟,得到了分叉射流、空洞射流和密实稀疏射流等的典型射流发散模式图像,印证了理论分析的结果。     

冲击射流中反馈环机理的再研究

冲击射流的噪声抑制对于研究短程起飞和垂直起降飞行器(STOVL)是极其重要的. 为了研究冲击射流噪声尤其是冲击单音与涡结构尺度之间的关系以及反馈声波的上传方向,采用小波分析技术和``声类比'方法来分析冲击单音的传播方向. 研究中用到的冲击射流的速度场由PIV技术给出,冲击单音的频率通过噪声场的测量获得. 利用双正交小波变换来提取冲击射流速度场中含有的波动信息,结合冲击单音的频率特性对噪声场进行研究.研究结果表明大尺度结构是冲击单音的``拟声源'. 此外,还可以看出大尺度涡结构产生的反馈声波一部分向喷嘴出口处传播,形成反馈环;另一部分反馈声波向四周传播.      

横流冲击射流尾迹涡结构的实验研究

本文采用LIF（激光诱导荧光）流动显示和PIV（粒子图像速度场仪）测量对横流冲击射流的尾迹涡结构进行了实验研究。水槽实验是在三种流速比和两种冲击高度实验工况下进行的。由实验结果可得到两种明显的尾迹涡结构、，即射流尾迹涡和横流尾迹涡。横流冲击射流中形成的主要尾迹涡结构主要依赖于流速比。本文还对横流冲击射流近区范围内射流尾迹涡和横流尾迹涡的形成机理和演化特征进行了分析。     

金属射流发散性理论分析及数值模拟

分析经典射流理论和相关文献,给出了在汇聚点坐标系中金属Cu对碰形成射流的汇聚射流区、无射流激波封锁区、无射流强度封锁区和形成发散射流区域。对金属超声速射流形成的发散性问题进行了理论分析,诠释了Walker基于实验提出射流发散理论,证明了金属射流超声速部分可形成发散射流也可形成汇聚射流,且超过1.23倍体声速的金属射流必定是发散的。最后,应用自编的欧拉计算程序MEPH对金属Cu以不同速度、倾角对碰射流形成过程进行数值模拟,得到了分叉射流、空洞射流和密实稀疏射流等的典型射流发散模式图像,印证了理论分析的结果。     

PLIF技术测量浓度场及其二维数字校正

推导了ＰＬＩＦ技术测量浓度场时液地内荧光强度的分布，提出了ＰＬＩＦ技术的二维数字校正方程和校正方法来消除激光片光的高斯分布和沿光程衰减的影响．在此基础上，对圆形紊动射流的浓度场进行了测量和校正．此外，还将测量结果与前人的半经验理论进行了分析和比较。     

参数激励耦合系统的复杂动力学行为分析

分析了耦合van der Pol振子参数共振条件下的复杂动力学行为．基于平均方程，得到了参数平面上的转迁集，这些转迁集将参数平面划分为不同的区域，在各个不同的区域对应于系统不同的解．随着参数的变化，从平衡点分岔出两类不同的周期解，根据不同的分岔特性，这两类周期解失稳后，将产生概周期解或3—D环面解，它们都会随参数的变化进一步导致混吨．发现在系统的混沌区域中，其混吨吸引子随参数的变化会突然发生变化，分解为两个对称的混吨吸引子．值得注意的是，系统首先是由于2—D环面解破裂产生混吨，该混吨吸引子破裂后演变为新的混吨吸引子，却由倒倍周期分岔走向3—D环面解，也即存在两条通向混沌的道路：倍周期分岔和环面破裂，而这两种道路产生的混吨吸引子在一定参数条件下会相互转换．     

不连续面平均速长概率估值法及其应用

在进行不连续面3-D网络模拟过程中, 不连续面的大小是一个重要的参数, 该数据主要来源是在现场露头上测量不连续面出露的迹长。由于取样中不可避免的偏差而使结果有误差, 在进行平均迹长估计时取样的误差必须予以校正, 本文介绍一种用概率的方法考虑取样误差通过有限2-D露头上测量的不连续面数据求算无限2-D空间平均迹长的技术。该方法可以借助计算机进行处理。     

复数矢径虚拟边界谱方法在二维空穴声辐射和散射问题中的应用

基于复数矢径虚拟边界积分法,通过将虚拟积分曲线上的未知源强密度函数用Fourier级数展开,同时借助快速数值Fourier变换计算程序,提出了一种求解二维任意形状空穴声辐射和散射问题的复数矢径虚拟边界谱方法．该方法具有以下特点：(1)不存在奇异积分处理;(2)采用复数矢径虚拟边界积分方法,不仅保证了解的唯一性,而且由于虚拟源强密度函数采用Fourier级数展开,克服了用单元离散方法不能用于较高频率范围的缺点;(3)采用快速数值Fourier变换技术使计算效率大幅度提高．文中给出的计算结果表明：在求解任意形状二维空穴声辐射和散射问题上较通常采用的FEM、BEM和VBEM更为有效．     

Three-dimensional oscillations of a cantilever pipe conveying fluid

The aim of the study described in this paper is to investigate the two-dimensional (2-D) and three-dimensional (3-D) flutter of cantilevered pipes conveying fluid. Specifically, by means of a complete set of non-linear equations of motion, two questions are addressed: (i) whether for a system losing stability by either 2-D or 3-D flutter the motion remains of the same type as the flow velocity is increased substantially beyond the Hopf bifurcation precipitating the flutter; (ii) whether the bifurcational behaviour of a horizontal system and a vertical one (sufficiently long for gravity to have an important effect on the dynamics) are substantially similar. Stability maps and tables are used to delineate areas in a flow velocity versus mass parameter plane where 2-D or 3-D motions occur, and limit-cycle motions are illustrated by phase-plane plots, PSDs and cross-sectional diagrams showing whether the motion is circular (3-D) or planar (2-D).     

空间接触问题的参变量方法

本文借助于参变量方法给出了空间接触问题的解法.空间接触单元刚度矩阵是通过接触压力和摩擦力的惩罚函数表示式而引入的.两种空间接触本构关系(圆锥型和棱锥型)可以类似于弹塑性问题的模型得到,一定的数学技巧可使惩罚因子最后得以消去,而获得参变量线性互补问题.两个实例证明了这个方法的有效性.     

Quadratic programming with parametric vectors in three-dimensional contact problems

The present study is concerned with 3-D contact problems by parametric quadratic programming(PQP). The stiffness matrix of a 3-D contact element is introduced by means of penalty function expression of the contact pressure and frictional force, and two constitutive relations of 3-D contact problems can be obtained, similar to elasto—plastic problems. The penalty factors can be eliminated by using a definite numerical technique, so that a parametric linear complementary problem is obtained. As an application of the theory presented, some numerical examples are illustrated.     

横观各向同性饱和层状地基的三维稳态动力响应

首先引入状态向量,将直角坐标系下横观各向同性饱和土的Biot波动方程转化为一组状态方程,然后基于双重Fourier变换,求解了状态方程,得到传递矩阵.进而利用传递矩阵,并结合饱和地基的边界条件、排水条件及层间接触和连续条件,求解了横观各向同性饱和层状地基的稳态动力响应问题.     

三维弹塑性有限变形问题边界元法中奇异积分的直接分析去奇解法

作为本文作者研究工作的继续,本文提出了处理三维弹塑性有限变形问题边界元法中二次元区域弱奇及Cauchy 主值奇异积分的二次极坐标变换—分析去奇法.该方法先通过适当的二次极坐标变换降低奇异积分的奇异性,然后利用Causs 散度定理去除Cauchy主值积分的奇异性.通过三维弹塑性及三维有限变形问题数值算例说明该方法具有良好的精度及数值稳定性,并且实施较方便.本文方法可直接推广应用于二阶以上高阶元离散模型奇异积分处理.     

起捞大型物体的水动力计算

提升坠入海底或放置于海底的物体是海洋工程中经常出现的问题。在假设沙质海底具有渗透性但不发生变形的条件下,C.C.Mei等提出了二维物体提升的理论模型以及提升规律的计算公式。本文在同样假设下提出了提升三维物体的计算公式。并且证明,本文所提公式包含了C.C.Mei等的结果。用本文提供的方法可以估计二维计算公式的适用范围。     

A new type of four-wing chaotic attractors in 3-D quadratic autonomous systems

In this paper, several smooth canonical 3-D continuous autonomous systems are proposed in terms of the coefficients of nonlinear terms. These systems are derived from the existing 3-D four-wing smooth continuous autonomous chaotic systems. These new systems are the simplest chaotic attractor systems which can exhibit four wings. They have the basic structure of the existing 3-D four-wing systems, which means they can be extended to the existing 3-D four-wing chaotic systems by adding some linear and/or quadratic terms. Two of these systems are analyzed. Although the two systems are similar to each other in structure, they are different in dynamics. One is sensitive to the initializations and sampling time, but another is not, which is shown by comparing Lyapunov exponents, bifurcation diagrams, and Poincaré maps.