基于波动模态耦合的铝电解槽磁流体稳定性傅立叶级数法分析

铝电解槽内磁流体稳定性对铝电解生产有重要影响。本文结合铝电解槽实体仿真的电磁场计算结果,应用傅立叶级数法对槽内磁流体波动稳定性进行数值计算,并对波动的模态耦合问题进行了重点分析。在此基础上,本文以某320kA铝电解槽为研究载体分析了槽长宽比设计对磁流体稳定性的影响,结果表明:波动的不稳定分量集中分布在频谱图中重力波模态密集的低频区域;不考虑母线对体系的影响,增大槽的长宽比,有利于提高磁流体的稳定性。     

柱体扭转问题的电模拟

对柱体扭转问题进行研究的数学模拟方法,历来有薄膜比拟、阻容网、电解槽模拟等.与这些相比,本文推荐的导电纸泊松场模型(以下简称"模型")将更简单经济.     

泡沫铝弹性接触静力学行为的多尺度模拟

对泡沫铝的宏、细观组织结构,基于MC方法建立与材料制备工艺相应的数值模型,作为多尺度模拟的前提.通过计算模拟和统计分析大量数值试样的力学性能,得到了不同制备工艺制得的泡沫铝的弹性模量的分散性特点.借鉴代表性体积单元方法(RVE)和完全多格方法(FMG)的思想,采用基于"巨原子"模型的多尺度关联方法,并以简化的物理势场描述巨原子问的关系,设计了原子-巨原子-有限元多尺度算法.通过算例探讨了与理想刚性平面接触时,泡沫铝接触表面的应力集中情况.     

高尺寸稳定性铝基复合材料研究新进展

本文在讨论材料尺寸稳定性基本原理的基础上，对几种铝基复合材料的尺寸稳定性特性进行了综合分析对比，表明：亚微米铝基复合材料具有很高的尺寸稳定性性能，符合组织稳定、相稳定、应力稳定、晶粒细化等基本要求，是目前惯性器件较理想的选材。     

硬度及冲击韧性对高钒高速钢磨损稳定性的影响

通过改变热处理工艺获得不同硬度及冲击韧性、含钒10%的高钒高速钢试样,提出了磨损稳定性的概念及采用磨损稳定性因子(K)量化磨损稳定性的方法,研究了硬度和冲击韧性对高钒高速钢的磨损稳定性影响.结果表明:随着硬度增加,磨损稳定性及其耐磨性提高;随着冲击韧性提高,虽然耐磨性降低,但磨损稳定性有所提高.在本文试验条件下,随着残余奥氏体变化量(△A)增加,高钒高速钢的磨损稳定性下降.     

胆固醇类油溶性类离子液体润滑添加剂的制备及摩擦学性能研究

合成制备了两种胆固醇类季磷盐油溶性类离子液体,并将其分别作为聚α烯烃PAO-10的润滑添加剂,静置试验和热重分析结果表明两种油溶性类离子液体在PAO-10中具有良好的分散稳定性和热稳定性. 微动摩擦磨损测试结果表明两种类离子液体可显著改善基础油对钢/铝摩擦副的摩擦学性能. 扫描电子显微镜(SEM)结果表明空白PAO-10润滑摩擦副时磨损类型以黏着磨损为主,以添加两种离子液体的混合油样为润滑剂时磨斑直径显著降低,此时摩擦副间磨损类型以磨粒磨损和腐蚀磨损为主. X射线光电子能谱分析(XPS)与X射线能谱仪(EDS)表明类离子液体中的活性元素在摩擦过程中可与铝基体表面发生摩擦化学反应. 两种类离子液体的润滑机理归因于类离子液体与金属基体发生摩擦化学反应生成具有减摩抗磨作用的磷酸盐和硫酸盐等耐磨化合物.      

铝基复合材料高速干摩擦行为的遗传神经网络预测模型

对4种SiC颗粒增强铝基复合材料在5种速度和4种压力条件下进行了销-盘摩擦磨损试验,运用遗传神经网络技术建立了铝基复合材料在高速干滑动过程中的摩擦行为预报模型,并用该模型对铝基复合材料进行预报.结果表明,蓄热能力较大的铝基复合材料在服役条件下具有较高的摩擦系数,与实际情况相一致.用遗传神经网络建立的铝基复合材料摩擦行为预测模型为服役条件下提供了简便、可靠的优选材料方法.     

数字图像相关方法在闭孔泡沫铝压缩试验中的应用

为了了解相对密度与胞孔结构对闭孔泡沫铝力学性能的影响,本文采用放大成像及数字图像相关技术对两种不同密度的泡沫纯铝试样进行了实验研究.利用数字图像相关方法对泡沫纯铝变形前后的图像进行相关计算,获得了弹性范围内静态压缩情况下闭孔泡沫铝材料表面的全场变形及局部孔结构的变形,同时根据试验结果计算了试件的名义弹性模量.实验结果表明泡沫铝整体孔结构的变形与泡沫金属材料相对密度有关,而单个孔结构的变形主要与孔壁面光滑程度和皱褶有关.实验结果还表明图像相关方法能够有效地应用于闭孔泡沫金属的力学性测量和评估的研究.     

球形孔洞泡沫铝力学行为的SPH分析

分别基于体心立方元胞模型和随机孔洞模型建立了泡沫铝SPH模型.采用SPH方法分析了准静态加载条件下泡沫铝的单轴压缩力学性能.最大应变达70%.SPH计算所得应力-应变曲线表现出明显的弹性、平台和压实三段.分析了泡沫铝的微观变形机理,结果表明规则模型和随机模型均呈现出明显的局部塑性变形带,其中随机泡孔模型的孔壁变形以弯曲为主,局部塑性变形带表现更为明显.本文研究结果同时还说明了采用SPH方法研究泡沫材料力学行为的可行性与适应性.     

压气机流动稳定性自适应控制方法研究进展

压气机流动稳定性自适应控制是未来智能航空发动机的一项关键技术. 基础研究需要回答3个关切: 如何描述系统的稳定性？如何改变系统的稳定性？如何监测系统的稳定性？为此, 本团队在压气机流动稳定性通用理论、壁面阻抗边界扩稳方法和在线实时失速预警技术等3个方面开展了系统深入的研究工作. (1)所发展的叶轮机流动稳定性通用理论既能包含流动非均匀性又能考虑叶片几何, 计算高效, 预测精度高, 为压气机气动/稳定性一体化设计提供了可靠的评估工具. (2)所发展的基于壁面阻抗边界调控策略的SPS (stall precursor-suppressed)机匣处理和泡沫金属机匣处理在扩稳、降噪和保持系统气动性能方面取得实质性进展, 采用等价分布源方法建立了包含机匣处理影响的压气机失速起始预测模型, 对SPS机匣处理和泡沫金属机匣处理关键结构参数进行敏感性分析, 使其具有明确的理论设计准则. 实验结果证实, SPS机匣处理通过抑制失速先兆波的非线性演化达到扩稳的目的, 在扩稳的同时可以保持压气机的压比和效率特性; 泡沫金属机匣处理可以实现扩稳和降噪的双重效果, 也具有良好的工程应用前景. (3)所发展的基于气动声学原理的实时失速预警方法将压气机失速预警时间提高到秒量级以上, 能够在线监测系统稳定性. 综合上述理论预测方法、扩稳技术和实时失速预警技术, 发展了闭环反馈自适应控制方法, 为未来智能航空发动机提供了一种自适应扩稳控制技术.      

On the Squire's transformation for stratified two-phase flows in inclined channels

The applicability of the Squire's transformation for stability analysis of stratified two-phase flow in horizontal and inclined channels is examined. It is shown that for the considered flow such a transformation requires some additional constraints on the change of the inclination angle and flow rates of each of the phases. While the Squire's theorem (on the two-dimensionality of the critical disturbances) rigorously holds for the horizontal two-phase flow, for the inclined flow an exact mathematical theorem cannot be formulated. Nevertheless, it has been proven that 2D perturbations are the critical ones also for the case of inclined channel, since the transformation of a 3D stability problem to its 2D analog is associated with a stabilizing effect of reducing the system inclination, in addition to the reduction of the phases flow rates as in the case of horizontal flows.     

A new 5D hyperchaotic system based on modified generalized Lorenz system

This paper reports a new five-dimensional (5D) hyperchaotic system with three positive Lyapunov exponents, which is generated by adding a linear controller to the second equation of a 4D system that is obtained by coupling of a 1D linear system and a 3D modified generalized Lorenz system. This hyperchaotic system has very simple algebraic structure but can exhibit complex dynamical behaviors. Of particular interest are the observations that the hyperchaotic system has a hyperchaotic attractor with three positive Lyapunov exponents under a unique equilibrium, three or infinite equilibria, and there are three types of coexisting attractors of this new 5D hyperchaotic system. Numerical analysis of phase trajectories, Lyapunov exponents, bifurcation, Poincaré projections and power spectrum verifies the existence of the hyperchaotic and chaotic attractors. Moreover, stability of hyperbolic or non-hyperbolic equilibria and two complete mathematical characterization for 5D Hopf bifurcation are rigorously studied. Finally, some electronic circuits are designed to implement the 5D hyperchaotic system.     

Stability analysis of finite difference schemes for two-dimensional advection-diffusion problems

This paper develops a stability analysis of second-order, two- and three-time-level difference schemes for the 2D linear diffusion-convection model problem. The corresponding 1D schemes have been extensively analysed in two previous papers by the same author. Most of these 2D schemes obviously generalize 1D schemes, i.e. their stencil only uses the nearest points and defines ‘product difference schemes’; however, the stability results are not always the exact generalization of the 1D stability properties. Moreover, the 1D nonviscous MFTCS scheme may only be generalized if one uses a nine-point scheme. Numerical experiments for different values of the cell Reynolds number allow a comparison to be made between the theoretical and numerical stability limits.     

基于自然增长的细胞群粘附数值模拟

细胞群通过表面的粘附分子不断聚集的过程称为细胞群粘附, 是生物学许多研究领域(早期的胚胎发育、组织的新陈代谢以及肿瘤生长等)的基础. 考虑细胞群的自由运动和细胞群互相之间的粘附力作用, 并引入Logistic模型来描述细胞群自身的自然增长, 从宏观的角度研究细胞群粘附现象, 构建出一个细胞群粘附模型; 其数值模拟结果与实验结果较吻合, 能定性地对不同种类细胞群粘附的最终形态做出预判.      

高自由度双足机器人数学模型及步行控制研究

基于ZMP理论及位姿矩阵,采用了相对重心以及相对坐标系的数学描述方法,对17自由度双足机器人步行稳定性控制进行数学建模研究．所建立的数学模型能够描述机器人稳定性控制．并经过Matlab数学计算和仿真研究,验证了所建立的模型可以描述双足机器人的步行规律,在理论上达到了双足机器人步行稳定性的控制目的．最后通过VC 把整个模型封装成一个可视化系统,便于将所研究的模型应用到实际的控制中,为未来机器人的实时控制的研究提供了技术支持．     

Jeffcott转子油膜稳定的定性分析

基于Ｍｕｓｓｙｎｓｋａ刚性转子模型,对转子涡动的稳定性进行了分析研究,采用首次近似方程判断了转子涡动方程零解与极限坏的稳定性,确定了转子运动的稳定性条件,在极坐标系下首次给出了用三个状态方程表示的转子轴际系统的简捷方程。     

同轴旋转可压缩流动中液体射流稳定性

基于线性稳定性理论,建立了描述同轴旋转可压缩流动中超空化条件下液体射流稳定性的数学模型,并对数学模型及其求解方法进行了验证;在此基础上,对模型中考虑的射流及气体可压缩性、气体同轴旋转以及超空化等因素对射流稳定性的影响进行了分析. 分析结果表明,模型中考虑射流及气体的可压缩性后,与不考虑可压缩性相比,计算得到的射流稳定性明显变差,最小液滴直径减小,分裂液滴直径变化范围变宽,且小液滴数量增多. 气体的同轴旋转在轴对称与非轴对称扰动下对射流稳定性的影响完全相反;轴对称扰动时,气体旋转使射流稳定性增强,而非轴对称扰动时则正好相反;气体旋转有可能导致影响射流稳定性的扰动模式发生根本性变化. 超空化使射流稳定性变差;超空化程度较弱时,超空化使分裂液滴最小直径减小,分裂液滴直径变化范围增大;而超空化达到一定程度后,进一步提高超空化程度,分裂液滴最小直径几乎保持不变.     

AEROELASTIC OPTIMIZATION DESIGN OF COMPOSITE WING WITH CONSIDERATION OF STRUCTURAL INSTABILITY

从工程数学求解和有限元分析角度对复合材料结构的稳定性分析方法进行研究,基于这两个方面分别建立了同时考虑壁板稳定性约束和气动弹性约 束的气动弹性优化技术,并以大展弦比复合材料机翼为对象,进行气动弹性综合优化设计。研究表明,机翼气动弹性优化中若不考虑稳定性约束条件,虽然可以获得较小结构重量,但往往不满足稳定性要求;相比从有限元角度考虑结构失稳特征的气动弹性综合优化设计方法,通过工程数学方法对机翼结构进行分区失稳分析优化可以更加精准地控制变量,在满足各项性能指标,特别是稳定性约束的同时,进一步减轻了结构重量,提高了结构失稳因子。     

压电层合板热屈曲问题的精确分析

本文在作者们以前工作的基础上导出了热压电介弹性稳定性问题的控制微分方程，提出了热压电层合板热屈曲问题的数学和学解法。由于最后所得特征值问题的复杂性，热屈曲临界必须数值求解。文中对不同压电材非压电材料层构成的层合板作了具体计算，考虑了压电性对屈曲温度的影响。     

AN EXACT ANALYSIS OF THERMAL BUCKLING OF PIEZOELECTRIC LAMINATED PLATES

In this paper,the governing differential equations of elastic stability problems in ther-mopiezoelectric media are deduced.The solutions of the thermal buckling problems for piezoelectriclaminated plates are presented in the context of the mathematical theory of elasticity.Owing to thecomplexity of the eigenvalue problem involved,the critical temperature values of thermal bucklingmust be solved numerically.The numerical results for piezoelectric/non-piezoelectric laminated platesare presented and the influence of piezoelectricity upon thermal buckling temperature is discussed.