心脏作功的动力学过程──考虑动功率的最小功原理

心脏最小功原理是描述心脏做功动力学过程的一种有效模型，在文献［１］中，作者在忽略心脏动功率前提下，给出了心脏做功动力学过程的解析解．但由于动功率在心脏整个做功过程中，特别是在某些病理状态下，占有相当比例，因此，在分析心脏动态做功过程时，应该考虑心脏的总体对外做功．当计入动功率后，方程由原来的线性变成非线性，问题复杂许多，已无法应用原来的解析方法．本文在牛顿法的基础上，得到一种考虑动功率项求解非线性方程组的方法．实例计算表明该方法收敛速度快，所得结果与动物实验相符合．从而使得最小功原理的计算得到完善，为进一步研究心脏做功的动力学过程奠定理论基础．     

分枝动脉脉搏流的数值模拟

本文考虑到血液粘度与动脉管壁的非线性特性,利用特征线法数值求解了主动脉和一根分枝动脉(桡动脉)中的脉搏流。得到的桡动脉压力波形与实测波形相似,而且改变某些生理参数能得到平缓脉、弦脉和滑脉所对应的波形,从而为解释中医脉象机理提供了一种方法,或许有可能通过脉搏波的分析求研究动脉系统的病变。     

利用脉图对一些心血管参数的估算

本文从血液流动的基本方程出发,在Windkessel模型基础上。导得动脉中血液流动的基本方程。由此求得联系某些心血管参数(外周阻力、动脉顺应性与每搏心输出量)与压力脉搏波波图面积之间的关系式,从而使我们有可能通过无创伤描记动脉脉搏波波图来估算心血管动力学的一些基本参数。     

关于有限次次谐分叉出现马蹄的讨论

本文通过几个具体实例,对有限次次谐分叉进行了讨论。我们得到对中心对称系统在小扰动下,如果具有两列独立的分叉序列,那么经过有限次次谐分叉就有可能导致马蹄。对非中心对称系统,仅仅有一列分叉序列,就有可能出现马蹄。这些现象说明分叉与系统的对称性有着深刻的联系。     

弱动力扰动对花岗岩圆形隧洞岩爆影响的试验研究

为探究弱动力扰动对岩爆的影响，利用高压伺服动真三轴试验机，对含预制圆形贯穿孔洞的红色中粗晶粒立方体花岗岩试样进行弱动力扰动荷载条件下的岩爆模型试验，模拟隧洞洞壁围岩的岩爆弹射破坏过程，并采用声发射系统和视频观测系统对其进行监测、记录。基于无扰动、高应力下开始施加扰动和低应力下开始施加扰动3种加载路径的试验数据，从岩爆弹射破坏、岩爆坑破坏形态、声发射信号特征及岩爆烈度4个方面，详细分析弱动力扰动条件下的岩爆特征。研究结果表明:弱动力扰动会降低洞壁围岩发生岩爆时所需要的应力水平，增大岩爆破坏发生的范围。高应力下开始施加的扰动荷载会促进最终岩爆快速发生；而在低应力下开始施加的扰动荷载，岩爆的发生过程较为缓慢。相比与静应力条件下的岩爆，高应力下开始施加扰动触发的岩爆更剧烈，低应力下开始施加扰动触发的岩爆剧烈程度较弱。这主要是因为在高应力下开始施加的扰动对能量释放起到了激发和放大的作用，低应力下开始施加的扰动对能量释放仅起到激发的作用。     

超空化条件下液体射流热稳定性研究

基于线性稳定性理论,建立了描述超空化条件下液体射流热稳定性的数学模型,并对数学模型及其求解方法进行了验证;在此基础上,对超空化条件下液体射流与周围气体间的温差对射流稳定性的影响进行了研究。研究结果表明,液体射流与周围气体间存在温差时,射流稳定性变差,扰动波波数范围拓宽,且拓宽的程度随温差的增加有明显加大的趋势;温度扰动对射流稳定性的影响与扰动模式关系不大;温度扰动会在一定程度上削弱超空化对射流稳定性的作用,并有可能完全抑制超空化对扰动波最大波数的作用,只有当超空化达到一定程度后,才能克服温度扰动的抑制作用,使扰动波最大波数变大。     

基于扰动观测器的AUV固定时间积分滑模控制方法

针对自主水下航行器（AUV）在参数不确定性和外界干扰下水平轨迹跟踪控制问题，提出一种基于扰动观测器的固定时间积分滑模控制方法。首先将参数不确定性和外界干扰视为复合扰动，设计固定时间扰动观测器对其进行估计。然后在反步法设计框架下，结合固定时间理论和全局积分滑模控制，设计了固定时间积分滑模控制器。轨迹跟踪仿真结果表明，相比于传统滑模控制器，所设计的扰动观测器和控制器可以使位置和姿态的跟踪误差收敛至零域的速度由5.2 s缩短至约2.5 s，并且在没有观测器的帮助下跟踪误差也能收敛至稳定，具有更快的收敛速度和更高的鲁棒性。     

脉动流条件下动脉狭窄血管内脂质浓度极化现象的计算机数值模拟

在脉动流条件下，用计算机数值模拟的方法对低密度脂蛋白(LDL)在动脉狭窄血管段内的质量传输进行了研究。计算结果表明．无论是在定常流还是在脉动流条件下．LDL都将聚积于血管狭窄处峰口附近的流动分离点，LDL壁面浓度在此处最高。在脉动流条件下，LDL在血流受扰动区的聚积高于定常流的值；而且．流动分离点处LDL壁面浓度峰值覆盖的区域也宽于定常流。本文所揭示出的LDL在血管狭窄处的质量传输现象可能在动脉粥样硬化的局部性和动脉狭窄的形成中起着很重要的作用。     

B—R心脏模型中的锁相

本文运用动力系统理论，借助于数值研究了Ｂｅｌｌｅｒ－Ｒｅｕｔｅｒ心脏模型在外周期激励作用下出现的非线性态。得到了部分主要锁相的参数范围，并通过计算最大李亚普诺夫指数，发现了系统在某些外激励作用下出现的混沌态。     

常曲率弯道二维流动稳定性与非线性演化规律分析

国内外对弯曲河流的研究从线性特性转移到不稳定性与非线性特性上来, 弯曲河流作为一个不稳定的系统, 主要是受到水流和边界的不稳定性的影响.针对弯曲河流中存在的水流动力的不稳定性与非线性特征,利用弱非线性理论与摄动法进行展开, 在微弯条件下建立了时间模式下的常曲率 弯道二维水流扰动幅值与扰动幅角的非线性演化方程.研究了在不同弯曲度下的扰动发展特征,探讨了扰动流场在弯曲度影响下的时空分布的规律,分析了扰动流场中出现的扰动漩涡的运动过程, 阐述了弯曲度对弯曲边界内水流不稳定性的影响, 具体表现为在微弯的情况下, 弯道的弯曲度增大会提高河湾内水流的稳定性, 扰动振幅与扰动幅角会随弯曲度的增大其衰减速度更快, 并且扰动流速的对称性在弯曲度较大时减弱, 逐渐向弯道的凸岸偏斜, 在中性状态附近 的弯道水流动力具有对流不稳定性和非线性衰减的特征.本文的研究成果为构建水流动力非线性与床面形态几何非线性相互作用的模型提供了思路.      

NUMERICAL STUDY OF THE PHENOMENON THAT A FERRY BOAT DRIFTS ATHWART AT THE DESERTED CROSSING

为了研究``野渡无人舟自横'这一自然现象,本文采用数值仿真技术模拟研究了小船在水流作用下的运动特性,得出：顺于水流以及横于水流都属于小船平衡位置。但顺于水流属于非稳定平衡位置,受扰动后将失去平衡,并再也恢复不到原平衡位置;而横于水流属于稳定平衡位置,此时即使小船受到扰动失去平衡,最终也能在自身力矩作用下重新恢复到原平衡位置。     

主动脉瓣倾斜角度血流动力学的 PIV 实验研究

瓣叶血栓是主动脉瓣置换术后典型的继发性瓣膜疾病,血流动力学特征异常在其发展过程中至关重要.本文利用粒子图像测速 (particle image velocimetry,PIV) 系统,实验研究了主动脉瓣开口纵向轴线与升主动脉纵向轴线之间倾斜角度 ($\alpha =0^\circ$, $\alpha=5^\circ$,$\alpha =10^\circ$ 和 $\alpha =15^\circ$) 对速度、涡度和黏性剪应力分布等血流动力学特性的影响.研究结果表明:当 $\alpha =0^\circ$ 时,主动脉根部跨瓣血液流动为中心对称流动,而 $\alpha =5^\circ$,$\alpha=10^\circ$ 和 $\alpha =15^\circ$ 时跨瓣血液流动向升主动脉的左冠状动脉一侧倾斜.随着倾斜角度增大,跨瓣血液流动方向倾斜程度增加,血液流动冲击升主动脉壁,损伤内皮细胞导致血栓形成.主动脉瓣倾斜时主动脉窦血液流动速度增大,涡旋也更向主动脉窦底部运动,不利于血液从冠状动脉口流出向心肌供血.同时,主动脉根部的高涡度和高黏性剪应力区域也向升主动脉的左冠状动脉一侧倾斜,主动脉窦的高涡度区域位于主动脉窦底部、高黏性剪应力区域分布于主动脉窦壁面处.主动脉瓣存在倾斜角度时,涡度和黏性剪应力较大,特别是 $\alpha =10^\circ$ 和 $\alpha=15^\circ$,为血栓形成提供了有利环境.研究结果可为临床主动脉瓣置换术参数选择以及继发性瓣膜疾病的避免提供理论依据和技术参考.      

PIV EXPERIMENTAL STUDY ON THE HEMODYNAMICS OF AORTIC VALVE UNDER VARIED TILTED ANGLES 1)

瓣叶血栓是主动脉瓣置换术后典型的继发性瓣膜疾病,血流动力学特征异常在其发展过程中至关重要.本文利用粒子图像测速 (particle image velocimetry,PIV) 系统,实验研究了主动脉瓣开口纵向轴线与升主动脉纵向轴线之间倾斜角度 ($\alpha =0^\circ$, $\alpha=5^\circ$,$\alpha =10^\circ$ 和 $\alpha =15^\circ$) 对速度、涡度和黏性剪应力分布等血流动力学特性的影响.研究结果表明：当 $\alpha =0^\circ$ 时,主动脉根部跨瓣血液流动为中心对称流动,而 $\alpha =5^\circ$,$\alpha=10^\circ$ 和 $\alpha =15^\circ$ 时跨瓣血液流动向升主动脉的左冠状动脉一侧倾斜.随着倾斜角度增大,跨瓣血液流动方向倾斜程度增加,血液流动冲击升主动脉壁,损伤内皮细胞导致血栓形成.主动脉瓣倾斜时主动脉窦血液流动速度增大,涡旋也更向主动脉窦底部运动,不利于血液从冠状动脉口流出向心肌供血.同时,主动脉根部的高涡度和高黏性剪应力区域也向升主动脉的左冠状动脉一侧倾斜,主动脉窦的高涡度区域位于主动脉窦底部、高黏性剪应力区域分布于主动脉窦壁面处.主动脉瓣存在倾斜角度时,涡度和黏性剪应力较大,特别是 $\alpha =10^\circ$ 和 $\alpha=15^\circ$,为血栓形成提供了有利环境.研究结果可为临床主动脉瓣置换术参数选择以及继发性瓣膜疾病的避免提供理论依据和技术参考.     

涂布流动的非线性阈值问题

本文研究了沿斜面流动薄层液体的非线性稳定性,即涂布流动的非线性稳定性问题。我们将周恒对平面Poiseuille流提出的弱非线性理论应用于涂布流动。文中对自由表面的世界条件提出了一个合理的简化方法,对亚临界时不同Reynolds数及扰动频率,求出了有限扰动的阈值。     

Instability of Hagen-Poiseuille flow for non-axisymmetric mode

An investigation is described for instability problem of flow through a pipe of circular cross-section. As a disturbance motion, we consider a general non-axisymmetric mode. An associated amplitude or modulation equation has been derived for this disturbance motion. This equation belongs to a diffusion type. The coefficient of it can be negative while Reynolds number increases, because of the complex interaction between molecular diffusion and convection. The negative diffusivity, when it occurs, causes a concentration and focussing of energy within decaying slugs, acting as a role of reversing natural decays.     

Disturbances to a rotating fluid with a sphere moving along the axis of rotation

I.IntroductionWhenabodyprojectedinthewaterisintranslationalmotionthroughwateritwillcertainlycausesdisturbances.Howtodetectthedisturbancesf'arawayfromthebodyandhowtodetermillebytheintbrlnationobtainedthepositionandvelocityofthebodyandthesiteofprojectionareimportant.Astheprojectedbodyisrotating,thefluidaroundisinauniformlyrotationrelativetothereferenceframerotatinginsynchronismwiththebody,andthisisaquestionofthemotionofabodyinarotatingfluid.SuchproblemswerefirststudiedbyProudman(1916)l']andTay…     

蜿蜒边界下平面流的线性流动稳定性

为便于数值分析,蜿蜒河流水动力和演变模型中一般隐性假设二次时均流-二次涡的关系与明渠流时均流-明渠湍流的关系相同,但由于高雷诺数下的DNS算力限制和实验尺度限制,这种隐含假设是否成立目前尚无相关湍流研究来支撑.文章试图通过分析明渠湍流和二次湍流发展初期的研究,侧面揭示其湍流结构的异同.通过对曲线正交坐标系下的平面二维NS方程使用双参数摄动的方法,建立了一种求解蜿蜒边界弱非线性层流的摄动解法,并推导得出一个适用于蜿蜒边界的EOS方程以及其特征值问题的解法.蜿蜒边界下弱非线性层流解为一系列蜿蜒谐波分量的叠加,其中线性部分使得两壁产生流速差,非线性部分随着雷诺数增大呈指数增长.水流的扰动增长率特征谱的第一模态与直道流相似,由3条曲线、4个波段合成,但其长波段和短波段的扰动流场与直道流不同,所有短波段的扰动流速近似于KH涡.蜿蜒边界对内部水流扰动有一定的选择性.偏角幅值越大扰动增长越快;蜿蜒波数的影响则为先增后减,有一个使扰动增长最快的蜿蜒波数.扰动流场由一个典型的TS波和一对波包形式的二次涡叠加而成,波包只有纵向流速分量,包络线由蜿蜒波数控制,波包内是与直道扰动波参数相同的TS波.     

Time and spatially resolved measurements of interfacial waves in vertical annular flow

Film thickness measurements have been performed in a vertical air/water annular flow in a pipe of 0.05 m diameter. A sensor has been built which allows to measure the film thickness evolution in time at 320 positions, such that the interface of the vertical annular flow can be reconstructed. The large-scale structures moving on the interface are described statistically, with a special attention to the disturbance waves. Probability density functions and mean statistics are given for the height, length, velocity, frequency and spatial distribution of the disturbance waves. In particular, it is shown that the disturbance waves are three-dimensional structures with large height fluctuations in the circumferential and axial direction, giving a meandering path between the maximum height around the circumference. It is also shown that the disturbance waves can flow with a slight inclination with respect to the axial direction. Finally, the disturbance waves are shown to be located randomly in space, within a Gamma distribution whose order only depends on the liquid superficial velocity. Due to the nature of the Gamma distribution, it could indicate that the spatial distribution of the disturbance waves results from a cascade of coalescence processes between the original disturbance waves on the film.     

弯曲动脉壁非线性弹性力学性质的理论分析

血管壁非线性力学特性是探索心血管中的血液流动规律及脉搏波传播现象的一个重要前提．在血管力学研究中,直管动脉壁的本构方程已有相当深人的研究,唯独象主动脉弓那样的弯管动脉壁本构方程;至今还没有建立一个理论模型．文中在已有的直管动脉壁本构方程研究基础上,提出一个理论方法来分析弯曲动脉壁的非线性弹性力学性质,在弯曲动脉壁被模拟为均质、正交各向异性、不可压缩材料的前提下,作者从理论上建立了一个表达弯管动脉壁非线性弹性性质的三维ｅ指数型本构方程文中还探讨了弯曲动脉壁内的残余应变分析．     

BLOOD FLOW IN THE CIRCULATORY SYSTEM1)

从"三十年河东三十年河西"这样的现象联想到人体循环系统中的血液流动。针对动脉粥样硬化、动脉瘤、主动脉夹层等常见的动脉血管病变,介绍了这些血管病变及其治疗方法中蕴含的生物力学机理,提示人们关注循环系统的健康。