精确Cosserat弹性杆动力学的分析力学方法

以脱氧核糖核酸和工程中的细长结构为背景, 大变形大范围运动的弹性杆动力学受到关注. 将分析力学方法运用到精确Cosserat弹性杆动力学, 旨在为前者拓展新的应用领域, 为后者提供新的研究方法. 基于平面截面假定, 在弯扭基础上再计及拉压和剪切变形形成精确Cosserat弹性杆模型. 用刚体运动的概念描述弹性杆的变形, 导出弹性杆变形和运动的几何关系; 在定义截面虚位移及其变分法则的基础上, 建立用矢量表达的d’Alembert-Lagrange原理, 在线性本构关系下化作分析力学形式, 并导出Lagrange方程和Nielsen方程, 定义正则变量后化作Hamilton正则方程; 对于只在端部受力的弹性杆静力学, 导出了将守恒量预先嵌入的Lagrange方程, 并讨论了其首次积分. 从弹性杆的d’Alembert-Lagrange原理导出积分变分原理, 在线性本构关系下化作Hamilton原理. 形成的分析力学方法使弹性杆的全部动力学方程具有统一的形式, 为弹性杆动力学的对称性和守恒量的研究及其数值计算铺平道路. 关键词： 精确Cosserat弹性杆 分析动力学方法 变分原理 Lagrange方程     

智能交通系统的元胞自动机交通流模型

在Nagel-Schreckenberg(NS)模型的基础上，提出一种可应用智能交通系统（ITS）信息的新的交通流元胞自动机模型. 其中考虑了有效间距及刹车灯的作用，并引入了可变安全间距的新概念. 数值模拟表明：对于这种改进的ITS元胞自动机模型，道路交通量有了显著提高，体现了智能交通的优越性——有效地扩大交通流量，减少阻塞生成. 当考虑快车和慢车的混合交通流时，发现即使少量的慢车也会导致交通流量大幅度下降，说明了严格实施快慢道行驶的必要性. 关键词： 交通流 智能交通系统（ITS） 元胞自动机模型 刹车灯 可变安全间距     

Hartmann共振管及超音速雾化喷嘴

采用基于Roe解法的有限体积法，对Hartmann共振管中的气体流场进行了数值模拟，研究了当喷嘴轴线处存在针型激励器的情况下流场的振动情况，数值计算的结果与理论和相关的实验结果符合得较好．计算结果表明移除或引入激励器，将会使Hartmann共振管的共振模式发生转换．通过对超音速雾化喷嘴流场的数值模拟，研究了其中Hartmann共振腔和二级共振腔共同作用下的振动现象以及各物理参数对振动的影响，并对喷嘴中气流从亚音速向超音速的转变机理进行了研究．     

广义Hojman定理

研究利用Lie对称的生成元τ(t,q,q·)和ξ_s(t,q,q·)来构造广义H ojman守恒 量，并讨论三种特殊情况，研究表明：Hojman守恒量是该广义守恒量的特例，且在Lie对称 的生成元的形式为τ(t,q)和ξ_s(t,q)时，该广义Hojman守恒量可以导出Lu tzky守恒 量，此外，还给出一个排除平凡守恒量的条件.最后，给出两个简单例子，作为所获得结果 的说明. 关键词： 动力学系统 广义Hojman定理 Lie对称 守恒量     

凑合反推法──流体力学变分原理建立的一条新途径

凑合反推法是刘商联系统方法[1]的进一步发展，应用这种方法可以方便地构造各种亚广义变分原理及广义变分原理，并可以消除临界变分现象．对于任何二维守恒型流体力学方程，作者推导得到了其广义变分通用公式．几个实例证明这种方法是有效的、简单的，并具有普遍的意义．     

直立防波堤上部分反射的三阶双色双向水波理论

为充分克服以往直立防波堤上立波波浪力的内在局限性和刻画直立防波堤堤前的多色多向波,提出一种可包含经典二维长峰波解和三维单色单向短峰波解的部分反射的三阶双色双向水波理论,并从中推断出适用于高阶多色多向波系统的一项普适法则——偶数阶频率为零,奇数阶频率个数构成一等比数列.     

表面张力-重力短峰波作用的海底边界层速度二阶解

依据最近提出的三阶表面张力-重力短峰波理论,通过求解经典的Prandtl边界层方程,给出海底边界层速度的二阶解析解,为确定海底边界层的质量输运提供了一个必备的先行理论基础.     

经典单色短峰水波理论的三阶完备解

针对经典的有限水深三阶单色短峰波,考虑环境均匀流效应,赋予一新的解析解,从而与原经典解析解构成完备的解析解.这就在第二阶解、第三阶解结构上显示出多种相互作用机制.     

液滴冲击液膜过程实验研究

实验显示了液滴撞击物体表面液膜后产生水花、发生飞溅,特别是产生“钟形”水花等的流动现象.根据实验结果,探讨了液滴冲击速度、液体黏性、表面张力、液滴直径和液膜厚度等对液滴冲击后产生的流动现象,以及液膜形状演化的影响,分析了观测到的鲜有文献报道的液滴撞击液膜后产生“钟形”水花的现象.     

纳米粒子构建表面的超疏水性能实验研究

采用疏水纳米粉体压片法和岩心吸附法构建了具有微纳米结构的表面,测试了这些表面的接触角,拍摄了水滴在吸附纳米粒子的岩石表面的滚动过程照片,采用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)检测了表面的微结构.实验结果表明：无机纳米粒子经弱疏水性材料修饰后,其表面润湿性由强亲水变为强疏水;疏水纳米粒子吸附表面的接触角均大于120°,滚动角约7°,显示出超疏水特性;SEM照片显示,这些超疏水表面是具有不规则微纳米结构的气固复合面,符合Cassie-Baxter的复合表面模型. 关键词： 超疏水 纳米粒子 微纳米结构表面 接触角