变质量非完整系统的Lie对称性逆问题

本文研究质量非完整系统的Lie对称性逆问题：根据已知积分求相应的Lie对称性,具体研究了受Chetaev型和非Chetaev型非完整约束的变质量系统的Lie对称性逆问题。首先,根据Lie对称所满足的确定方程和限制方程,给出Lie对称的结构方程和相应的守恒量及其表达式;其次,由已知守恒量求出相应的Noether对称性;最后,根据Noether对称性求出相应的Lie对称性。     

计算流体动力学的新趋势(Ⅰ)

<正> 1 引言:目前的能力 1.1 计算流体动力学展望 计算流体动力学涉及用数字计算机寻求流体动力学方程的解,以及流体动力学研究中数字计算机的应用.它用于以下几个方面:流体动力学的基础研究,复杂流动结构的工程设计,了解并预计燃烧和推进中化学反应与流体流动的相互作用,自然现象和湍流性质的基础与应用研究,整理并分析实验数据,外推实验研究中难以达到的或花费昂贵的参数范围.     

时间尺度上Lagrange系统的Hojman守恒量

利用对称性和守恒律, 可以简化动力学问题甚至求解力学系统的精确解, 更好地理解其动力学行为. 时间尺度分析将连续和离散动力学模型统一并拓展到时间尺度框架, 既避免了重复研究又可揭示两者之区别和联系. 因此, 通过对称性来探寻在时间尺度的框架下新的守恒定律很有必要. 本文首先建立了时间尺度上Lagrange方程, 利用时间尺度微积分性质导出了时间尺度上Lagrange系统的两个重要关系式; 其次, 依据微分方程在单参数Lie变换群下的不变性, 建立了时间尺度上Lie对称性的定义和确定方程; 最后, 建立了时间尺度上Lie对称性定理并利用上述关系式给出了证明, 得到了时间尺度上Lagrange系统的新守恒量. 当时间尺度取为实数集时, 该守恒量退化为著名的Hojman守恒量. 文末考察了一个两自由度时间尺度Lagrange系统, 在3种不同时间尺度情形下得到了该系统的Hojman守恒量, 数值计算结果验证了定理的正确性.      

非完整蛇形机器人系统的Lie对称性和守恒量

研究了蛇形机器人系统的Lie对称性和守恒量,给出该系统的Lie对称性积分方法。将蛇形机器人等效为一个由n节连杆构成的动力学系统,选择了恰当的广义坐标,给出蛇形机器人的动能、势能、Lagrange函数,以及所受的非完整约束,建立了蛇形机器人系统的第二类Lagrange方程;引入关于时间和广义坐标的无限小变换、相应的无限小变换的生成元矢量场及其扩展形式,基于蛇形机器人系统的运动微分方程在无限小变换下的不变性,给出了蛇形机器人系统的Lie对称性确定方程和限制方程,提出了该系统的Lie对称性定理,并以3自由度非完整蛇形机器人系统为例研究其Lie对称性和守恒量,验证了本文提出的Lie对称性理论。     

绕流问题的一种非线性计算方法

1.引言 流体动力学问题的最大数学困难来自其控制方程的非线性性质.目前除极少数情形能得到准确分析解以外,其它多数情形,或是依靠线性简化,或是对非线性项作迭代运算.对于非线性问题如果进行迭代运算就必须要有一个出发点,通常都是以线化力程的解作为起始解,但是即便对于线性方程,要解一般三维问题也并非易事.本文选择可以化为边界积分的线性方程的解作为基础,开始进行迭代,迭代的目的是要计算流动空间中的非     

基于分数因子法的分数阶约束Hamilton系统的Lie对称性和守恒量研究

采用基于分数因子的分数阶导数计算方法,结合Hamilton变分原理推导出保守分数阶奇异系统的正则方程;进一步探讨无穷小变换下系统微分和代数方程的不变性,给出Lie对称性的判据方程;构造Lie对称性的结构方程,得到系统相空间守恒量的形式.最后举例说明文中方法的应用.     

相空间中有二阶线性单面约束的非完整系统的Lie对称性与守恒量

研究相空间中有二阶线性单面约束的非完整系统的Lie对称性与守恒量。首先根据微分方程在无限小变换下的不变性建立Lie对称性所满足的确定方程和限制方程，给出结构方程和守恒量；其次讨论系统的Lie对称性逆问题。最后举一实例说明结果的应用。     

求解一维理想磁流体方程的移动网格熵稳定格式

磁流体方程的数值求解在等离子体物理学、天体物理研究以及流动控制等领域具有重要意义,本文构造了用于求解理想磁流体动力学方程的基于移动网格的熵稳定格式,此方法将Roe型熵稳定格式与自适应移动网格算法结合,空间方向采用熵稳定格式对磁流体动力学方程进行离散,利用变分法构造网格演化方程并通过Gauss-Seidel迭代法对其迭代求解实现网格的自适应分布,在此基础上采用守恒型插值公式实现新旧节点上的量值传递,利用三阶强稳定Runge-Kutta方法将数值解推进到下一时间层。数值实验表明,该算法能有效捕捉解的结构(特别是激波和稀疏波),分辨率高,通用性好,具有强鲁棒性。     

计算流体动力学的现状和展望

本文综述了计算流体动力学的进展,侧重物理问题(而不是方法)。首先,讨论了描述质量、动量和能量守恒的流体动力学控制方程。其次,在接下去的两节中叙述了无粘流和边界层流的近期计算工作。最后,结合近期文献中的几个例子阐述了数值求解Navier-Stokes方程的粘性流计算。     

Hamilton系统的一类新型守恒律

研究Hamilton系统的Lie对称性与守恒律。根据微分方程在无限小群变换下的不变性理论，建立了Hamilton系统仅依赖于正则变量的无限小群变换的Lie对称变换，给出了Lie对称性的确定方程，并直接由系统的Lie对称性得到了系统的一类新型定恒律。文末，举例说明结果的应用。     

准晶数学弹性理论和某些有关研究的进展(上)

本文对固体准晶力学性能和准晶数学弹性, 塑性, 断裂以及有关研究的进展作了评论, 尤其对材料常数和塑性变形行为的测量, 一维、二维、三维准晶弹性理论, 动力学、非线性、缺陷理论、准晶弹性新型偏微分方程的推导和精确分析解, 复分析方法, 变分原理和有限元方法, 有限差分方法这些宏观问题和它们的数学方法进行了分析, 同时对准晶晶格动力学问题的数学理论也作了初步讨论. 近来在软物质中发现了12 次和18次对称准晶, 意义重大, 这里也做了初步介绍. 文中重点讨论此领域最近这些年来中国科学工作者的工作.      

准晶数学弹性理论和某些有关研究的进展(下)

本文对固体准晶力学性能和准晶数学弹性, 塑性, 断裂以及有关研究的进展作了评论, 尤其对材料常数和塑性变形行为的测量, 一维、二维、三维准晶弹性理论, 动力学、非线性、缺陷理论、准晶弹性新型偏微分方程的推导和精确分析解, 复分析方法, 变分原理和有限元方法, 有限差分方法这些宏观问题和它们的数学方法进行了分析, 同时对准晶晶格动力学问题的数学理论也作了初步讨论. 近来在软物质中发现了12 次和18次对称准晶, 意义重大, 这里也做了初步介绍. 文中重点讨论此领域最近这些年来中国科学工作者的工作.     

准晶数学弹性力学和缺陷力学

对准晶数学弹性理论的基本概念和基本框架作了介绍,在此基础上分别针对目前已经发现的几类一维准晶、二维准晶和三维准晶讨论了其数学弹性的理论体系．为了求解准晶弹性的边值问题或初值一边值问题,还必须发展相应的方法论．物理工作者在研究准晶位错弹性问题中发展了Ｇｒｅｅｎ函数方法．针对一维与二维准晶弹性中几类问题提出了分解与叠加程序,这一程序的使用,使极其复杂的准晶弹性问题得到简化,进而引进位移函数或应力函数,把数目。庞大的准晶弹性基本方程化成一个或少数几个高阶偏微分方程,进一步使求解步骤大为简化．对三维立方准晶弹性也采用了类似步骤使求解过程大为简化．在以上化简的基础上,发展了准晶弹性的边值问题或初值一边值问题的复交函数方法和 Ｆｏｕｒｉｅｒ分析方法,求得了一系列准晶位错问题和裂纹问题的分析解（古典解）．在研究准晶弹性的边值问题古典解的同时,也讨论了同这些边值问题相对应的变分问题和广义解（弱解）以及这种弱解的数值方法──有限元法．在物理学家工作基础上开展的这些工作可以看作对经典数学弹性理论和方法、经典Ｖｏｌｔｅｒｒａ位错理论、普通结构材料断裂力学和经典有限元的某些发展．此外,还把一维六方准晶弹性动力学的结果与统计物理的某些     

On the fundamental equations of piezoelasticity of quasicrystal media

The three-dimensional fundamental equations of elasticity of quasicrystals with extension to quasi-static electric effect are expresses in both differential and variational invariant forms for a regular region of quasicrystal material. The principle of conservation of energy is stated for the regular region and the constitutive relations are obtained for the piezoelasticity of material. A theorem is proved for the uniqueness in solutions of the fundamental equations by means of the energy argument. The sufficient boundary and initial conditions are enumerated for the uniqueness. Hamilton’s principle is stated for the regular region and a three-field variational principle is obtained under some constraint conditions. The constraint conditions, which are generally undesirable in computation, are removed by applying an involutory transformation. Then, a unified variational principle is obtained for the regular region, with one or more fixed internal surface of discontinuity. The variational principle operating on all the field variables generates all the fundamental equations of piezoelasticity of quasicrystals under the symmetry conditions of the phonon stress tensor and the initial conditions. The resulting equations, which are expressible in any system of coordinates and may be used through simultaneous approximation upon all the field variables in a direct method of solutions, pave the way to the study of important dislocation, fracture and interface problems of both elasticity and piezoelasticity of quasicrystal materials.     

NONCLASSICAL POTENTIAL SYMMETRIES AND INVARIANT SOLUTIONS OF HEAT EQUATION

Some nonclassical potential symmetry generators and group-invariant solutions of heat equation and wave equation were determined. It is shown that some new explicit solutions of partial differential equations in conserved form can be constructed by using the nonclassical potential symmetry generators which are derived from their adjoint system. These explicit solutions cannot be obtained by using the Lie or Lie-Backlund symmetry group generators of differential equations.     

SIMILARITY SOLUTIONS FOR CREEPING FLOW AND HEAT TRANSFER IN SECOND GRADE FLUID

IntroductionTheconceptofthesecondgradefluidcanbedevelopedasanexpansionintermsoffadingmemorytotheNewtonianfluid .Insodoing ,higherorderderivativesofthevelocityfieldarerequired.However,secondorderfluidmayprovideonlyanapproximationtorealviscoelasticbehavior.Thephysicalmeaning ,ifany ,ofthehighorderderivativesisunclearnevertheless,theRivlinEricksensecondorderfluidiscommonlyusedandfurtherstudyseemswarranted .TheStokesflowsolutionsandthecreepingsecondgradefluidflowsolutionsarepresentedqualitativel…     

非Четаев型非完整系统的Lie对称性与守恒量

研究非Четаев型非完整系统的Ｌｉｅ对称性．首先利用微分方程在无限小变换下的不变性建立Ｌｉｅ对称所满足的确定方程和限制方程，给出结构方程并求出守恒量；其次研究上述问题的逆问题：根据已知积分求相应的Ｌｉｅ对称性；最后举例说明结果的应用．     

Similarity solutions for creeping flow and heat transfer in second grade fluids

The two-dimensional equations of motions for the slowly flowing and heat transfer in second grade fluid are written in cartesian coordinates neglecting the inertial terms. When the inertia terms are simply omitted from the equations of motions the resulting solutions are valid approximately for Re?1. This fact can also be deduced from the dimensionless form of the momentum and energy equations. By employing Lie group analysis, the symmetries of the equations are calculated. The Lie algebra consist of four finite parameter and one infinite parameter Lie group transformations, one being the scaling symmetry and the others being translations. Two different types of solutions are found using the symmetries. Using translations in x and y coordinates, an exponential type of exact solution is presented. For the scaling symmetry, the outcoming ordinary differential equations are more involved and only a series type of approximate solution is presented. Finally, some boundary value problems are discussed.     

弹性理论方程的不变解

基于李群和李代数理论,分析了固体力学中微分方程的群分析的基本原理和应用.总结了群分析在弹性理论领域取得的一些重要成果,特别是弹性动力学中的拉梅方程和非线性弹性理论方程方面,得到了弹性理论方程的一系列不变解.预测了群分析在弹性理论领域的进一步发展方向.     

Applications of the group of equations of motion of a polytropic gas

The machinery of Lie theory (groups and algebras) is applied to the system of equations governing the unsteady flow of a polytropic gas. The action on solutions of transformation groups which leave the equations invariant is considered. Using the invariants of the transformation groups, various symmetry reductions are achieved in both the steady state and the unsteady cases. These reduce the system of partial differential equations to systems of ordinary differential equations for which some closed-form solutions are obtained. It is then illustrated how each solution in the steady case gives rise to time-dependent solutions.