混合型球形气体轴承气动力设计计算

本文采用ＡＤＩ数值方法求解气浮陀螺仪表所用的混合型气体轴承的气膜方程，给出了任意供气压强、任意转速、任意几何尺寸和任意偏心下，轴承的压强分布、承载能力、气膜刚度、供气流量和阻尼力矩等气动参数，为气浮陀螺仪的设计提供依据。     

磁头/磁盘气体润滑特性计算与分析

提出了1种计算超薄气膜润滑轴承压力分布的有限差分法,在此基础上对某磁头快速或缓慢偏离平衡位置造成的压力变化及气体轴承刚度进行分析.结果表明:随着气膜特征高度降低,初始纵翻倾角减小,气体轴承刚度增大;垂直于磁盘方向的微小位移不会对磁头平衡造成威胁,但磁头纵翻造成的翻转力矩变化较复杂,需要加以控制;磁头飞行姿态的突变将引起明显的挤压效应,挤压效应的强弱与初始飞行姿态有关.     

螺旋槽液体润滑轴承膜压力的算子分裂法计算

采用算子分裂法（Ｏｐｅｒａｔｏｒ－ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ）求解满足ＪＦＯ空泡压力边界条件和全油膜质量连续性的广义雷诺方程。润滑油膜流动由剪切流动和压力差流动两部分组成。先采用算子分裂法的迎风差分法求解剪切流动分量;再采用质量集中的有限元法求解压力差流动。结果表明：由算了分裂法得到的一维滑块轴承数值解与基于Ｅｌｏｒｄ算法的结果一致。同时还计算了人字型螺旋槽液体润滑轴承的压力分布、承载力和偏     

悬臂止推箔片轴承三维流-固-热耦合数值分析

工作温度是影响轴承性能关键因素之一，为了深入分析轴承气膜温度变化对箔片轴承承载特性的影响，本文中建立了考虑冷却气实际流动特性的悬臂止推箔片轴承三维流-固-热耦合模型，研究了轴承间隙、转速以及冷却气流速变化时悬臂箔片轴承气膜压力场和温度场等的变化规律.研究结果表明：随着轴承间隙减小以及轴承转速增大，气膜表面温度逐渐升高，其中气膜高压区温度上升更快，气膜温度与轴承间隙呈现线性变化趋势，气膜温度与转速呈现非线性增长的趋势，相比于轴承间隙，轴承转速升高对润滑气膜温度场影响更大，气膜温度过高可能会造成轴承热失效，因此需要深入研究工作温度对轴承性能的影响；随着冷却气流速增大，轴承承载力和气膜温度逐渐减小.冷却气流速增大到一定程度时，降温效果不再发生明显变化.     

颗粒振动分离的浮力计算折减修正法及数值模拟

颗粒材料在振动或流动情况下的分离行为如巴西果效应已经广为人知,为了解释这种分离行为已提出了渗透、对流、凝聚等一系列解释机制,但是尚未达成共识。本文研究颗粒上浮时所受的浮力,发现已有的大颗粒浮力计算方法无法解释大颗粒粒径改变时上浮行为不同这一典型现象。为此引入粒径比对已有的大颗粒浮力计算方法进行了修正,并证明了其合理性。此外,还研究了局部阻尼系数、振幅、颗粒密度对压强分布的影响。结果表明:所建议的修正办法能正确地计算不同粒径比下大颗粒受到的浮力;随着局部阻尼系数的增大,压强最大值增大,压强曲线下降趋势由直线变为曲线;随着颗粒密度的增大,压强最大值增大,但压强曲线下降趋势变化并不明显;随着加载振幅的增大,压强最大值与下降趋势变化均不明显。     

叠片式气体箔片推力轴承热特性分析

叠片式气体箔片推力轴承具有制造工艺简单、散热能力强等优点，针对该新型轴承提出了相应的热特性分析模型，通过数值仿真分析得到轴承气膜及各元件的温度，并对关键影响参数进行了重点分析. 研究结果表明:由于气膜在半径较大位置处的线速度大，其剪切产热效果明显，温度越高，气膜的高温区分布在靠近周向末端和顶箔侧；气膜、顶箔和推力盘温度均会随推力盘转速和轴承载荷的增大而升高；向箔片结构中通入冷却气流可以获得良好的降温效果，轴承温度随着箔片内通入冷却气流量的增大，先迅速下降后趋于平缓.      

考虑磁头表面高度不连续性气膜润滑的数值模拟与有效算法

随着磁头滑块的飞行高度不断降低,给气体润滑方程的数值求解带来了诸如计算时间过长、甚至计算发散等方面的问题。为了获得1Tbit/in2的存储密度,磁头滑块尾部的最小飞行高度接近1.5nm。本文基于作者提出的修正气膜润滑方程的线性流率(LFR)模型,考虑磁头滑块表面高度的不连续性,建立了基于有限体积法的气膜润滑方程离散格式,并把网格自适应技术与多重网格法应用到离散方程的迭代算法中,发展了可模拟最小飞行高度为0.5nm时磁头滑块压力分布的数值模拟方法与有效算法。文中以一个具有复杂表面形状的磁头滑块为例,检验了计算方法与算法的有效性。数值结果表明:在磁头滑块最小飞行高度较低时,必须要考虑滑块表面高度的不连续性,否则就得不到收敛的数值计算结果;与FK-Boltzmann模型相比,LFR模型具有较高的计算效率,采用网格自适应技术与多重网格法能有效地提高求解气膜润滑方程的计算效率。     

超薄膜磁头滑块气动力特性

采用有限差分法对广义润滑方程进行数值求解,计算出计算机磁头滑块压强场的分布情况。分析、研究了其稳态和动态气动力特性,并将计算结果分别与求解一阶、二阶修正雷诺方程所得到的结果进行了比较,得到如下三个结论:(1)当飞行高度很小,飞行速度较低时,必须采用广义润滑方程进行磁头滑块的气动力计算,(2)与广义润滑方程结果比较,求解一阶修正雷诺方程所得到的计算结果总是偏高,而求解二阶修正雷诺方程所得到的计算结果总是偏低。此外,还解决了大压缩数下数值失稳问题,使得压缩数可以计算到120万,足以适应任何实际工程的需要。     

单节流孔静压球面气体轴承动态特性的有限元分析

采用分布参数和小参数摄动方法简化动态雷诺润滑方程，推导了用于计算小孔节流方式的单节流孔静压球面气体轴承气膜动态特性的一系列计算公式，并通过动态压力分布方程的有限元求解得到了气膜的动态刚度、动态阻尼曲线以及轴承的稳定工作范围图谱，进而给出了静压气体轴承的稳定性判据．结果表明，小孔节流方式静压气体轴承的稳定性主要取决于节流气腔的容积、供气压力和承载质量．     

结构气浮的力学特性研究

对结构气浮的静力和动力力学特性以及稳定性问题进行了研究。假设浮筒内的气体为理想气体，建立了气浮力的计算式；引进气浮力折减系数并结合试验，对气浮结构的动力学特性进行了分析；基于静力平衡，得到了非对称多体气浮结构的初稳性高参数的计算式。理论计算值和试验测算值吻合。提出的气浮力折减系数对气浮体的浮态、稳性和动力学特性都有很大的影响；气浮结构的稳性低于同等情况的普通浮体，采用分舱方法可以提高单体气浮筒的浮稳性。     

A non‐iterative implicit algorithm for the solution of advection–diffusion equation on a sphere

A numerical algorithm for the solution of advection–diffusion equation on the surface of a sphere is suggested. The velocity field on a sphere is assumed to be known and non‐divergent. The discretization of advection–diffusion equation in space is carried out with the help of the finite volume method, and the Gauss theorem is applied to each grid cell. For the discretization in time, the symmetrized double‐cycle componentwise splitting method and the Crank–Nicolson scheme are used. The numerical scheme is of second order approximation in space and time, correctly describes the balance of mass of substance in the forced and dissipative discrete system and is unconditionally stable. In the absence of external forcing and dissipation, the total mass and L₂‐norm of solution of discrete system is conserved in time. The one‐dimensional periodic problems arising at splitting in the longitudinal direction are solved with Sherman–Morrison's formula and Thomas's algorithm. The one‐dimensional problems arising at splitting in the latitudinal direction are solved by the bordering method that requires a prior determination of the solution at the poles. The resulting linear systems have tridiagonal matrices and are solved by Thomas's algorithm. The suggested method is direct (without iterations) and rapid in realization. It can also be applied to linear and nonlinear diffusion problems, some elliptic problems and adjoint advection–diffusion problems on a sphere. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

参数多项式方法的扩展——参数分布形状特征式法

在深入分析参数多项式方法数学原理的基础上，提出了参数分布形状特征式法。根据流动问题的物理本质及大量试验数据，总结出参数分布的形状特征式，将其代入流动基本方程，就可以快速而准确地求解流场。它是参数多项式方法的一种扩展，具有重要的应用前景。     

无网格MPM法三维前处理系统设计

无网格法在解决爆炸冲击、裂纹扩展、高速碰撞以及大变形等问题时,由于与网格无关,能够避免有限元法因网格畸变计算精度降低或计算终止的矛盾,是目前求解固体力学问题的有效方法之一,也是近年来研究的热点。前处理对于无网格法数值计算是非常重要的环节,基于面向对象程序设计思想,应用C 和OpenGL开发了三维图形交互方式的MPM法前处理系统,提出了应用递归四叉树法、扫描表示法和CSG法划分任意形状非等间距的MPM法质点单元,为建立通用的无网格前处理平台提出了有效的解决方案。     

A new modification of false position method based on homotopy analysis method

A new modification of false position method for solving nonlinear equations is presented by applying homotopy analysis method （HAM）. Some numerical illustrations are given to show the efficiency of algorithm.     

A modified method of averaging for solving a class of nonlinear equations

ＡＭＯＤＩＦＩＥＤＭＥＴＨＯＤＯＦＡＶＥＲＡＧＩＮＧＦＯＲＳＯＬＶＩＮＧＡＣＬＡＳＳＯＦＮＯＮＬＩＮＥＡＲＥＱＵＡＴＩＯＮＳＺｈａｎｇＢａｏ－ｓｈａｎ（张宝善）（ＤｅｐａｒｉｍｅｎｔｏｆＭａｉｈ．,ＸｕｚｈｏｕＴｅａｃｈｅｒｓＣｏｌｌｅｇｅ,Ｘｕｚｈ...     

无单元Galerkin法和边界元耦合法

无网格方法与有限元法或边界元法耦合是无网格方法处理边界条件的方法之一,在无网格方法中研究无网格方法与有限元法或边界元法耦合的研究显得非常重要.本文在无单元Galerkin法和边界元法的基础上,基于无单元Galerkin法子域和边界元法子域的界面上位移连续和面力平衡条件,提出了一种新的无单元Galerkin法和边界元法的直接耦合方法,对弹性力学问题详细推导了在整个求解域上的耦合公式.与以往的耦合法相比,这种方法简单直观,不需要增加新的耦合区域,也不需要建立新的逼近函数来保证界面位移的连续性.算例结果表明,该方法具有较好的计算精度.     

预应力混凝土结构的预应力测量技术的探索研究

本文着重叙述了在预应力轨枕模型和拉压双应力桥梁模型上采用环槽法和盲孔法测量模型预应力的方法,以及有关的分析计算结果.     

Transient Analysis of Rubber Extrusion by the Finite Element Method

Time-dependent analysis of rubber flow from a capillary rheometer is analyzed by the finite element method, in which both marker-particle and pseudo-concentration methods are used to define extruding rubber positions. The rubbers are assumed to be represented by a power-law fluid. The extruded free surface obtained by the marker-particle method is compared with the one produced by the pseudo-concentration method.     

拟谱-微分求积混合方法求解一类双曲电报方程

拟谱方法和微分求积法是两类重要的无网格法,二者都已在科学和工程计算中获得了广泛应用。采用拉格朗日插值多项式作为二者的试函数,且采用同一种网格点分布,指出了在空间域上,微分求积法是拟谱方法的一种特殊形式。在此基础上,结合二者各自的特点,提出了拟谱-微分求积混合方法用于求解一类双曲电报方程。理论分析和数值测试表明,新方法在空间域上具有谱精度收敛性,在时间域上是A-稳定的,比较适合于求解多维电报方程。     

Uniquenes of solution of field point of singular source outside-region-distribution method

The uniqueness of solution of field point, inside a convex region due to singular source(s) with kernel function decreasing with distance increasing, outsidergeion-distribution(s) such that the boundary condition expressed by the response of the source(s) is satisfied, is proved by using the condition of kernel function decreasing with distance increasing and an integral inequality. Examples of part ofthese singular sources such as Kelvin’s point force, Point-Ring-Couple (PRC) etc.are given. The proof of uniqueness of solution of field point in a twisted shaft of revolution due to PRC distribution is given as an example of application.