物理解题中的整体意识和局部意识

在许多物理问题中,整体与局部的关系是普遍存在的,正确分析和解决局部与整体的关系是物理教学中常用的处理问题的方法,在思维上要训练学生处理问题的整体意识和局部意识,落实物理核心素养中科学思维能力的培养.     

基于局部加密纯无网格法非线性Cahn-Hilliard方程的模拟

为数值求解描述不同物质间相位分离现象的高阶非线性Cahn-Hilliard(C-H)方程,发展了一种基于局部加密纯无网格有限点集法(local refinement finite pointset method,LR-FPM).其构造过程为:1)将C-H方程中四阶导数降阶为两个二阶导数,连续应用基于Taylor展开和加权最小二乘法的FPM离散空间导数;2)对区域进行局部加密和采用五次样条核函数以提高数值精度;3)局部线性方程组求解中准确施加含高阶导数Neumann边值条件.随后,运用LR-FPM求解有解析解的一维/二维C-H方程,分析粒子均匀分布/非均匀分布以及局部粒子加密情况的误差和收敛阶,展示了LR-FPM较网格类算法在非均匀布点情况下的优点.最后,采用LR-FPM对无解析解的一维/二维C-H方程进行了数值预测,并与有限差分结果相比较.数值结果表明,LR-FPM方法具有较高的数值精度和收敛阶,比有限差分法更易数值实现,能够准确展现不同类型材料间相位分离非线性扩散现象随时间的演化过程.     

局部Z-空间和Z-连续空间

对于一般广义子集系统Z,引入了局部Z-空间和Z-连续空间的概念,讨论了局部Z-空间的基本性质;基于收敛网,给出了局部Z-空间的等价刻画,证明了X为Z-连续空间当且仅当X为局部Z-空间。     

图的局部k限制边连通性及最优性

首先研究图的局部k限制边连通性问题和局部λ_k-连通图的存在性问题.然后研究图的局部λ_k最优性,并且应用邻域条件得到了一个保证图局部λ_k最优的充分条件.     

基于能量法的载流单层碳纳米管振动特性研究

以非局部弹性理论为基础,考虑了碳纳米管的小尺度效应;采用欧拉-伯努利梁模型,基于能量法给出了载流单层碳纳米管的振动频率近似解;并通过具体算例,应用振动频率近似解公式求解了悬臂单层纳米管的频率值,进而研究了管内流体流速、碳纳米管小尺度参数对悬臂梁一阶振动频率及振型的影响,并将得到的结论与已有文献的结果进行比较,证明了振动频率近似解的正确性。     

基于局部放电理论的聚合物电介质击穿动力学理论研究

随着电力设备电压等级的提高,对电力设备中聚合物电介质材料的可靠性提出了更加严格的要求,然而由于聚合物电介质材料在生产制造过程中不可避免的存在气泡、杂质等缺陷,导致在高电场作用下会发生局部放电从而大大降低了电力设备的使用寿命.因此,为了预防和减少电力设备中因聚合物电介质材料老化所带来的事故,需要合理地估算其电老化寿命.本文从局部放电老化模型的微观机理出发,利用非平衡态统计理论建立了电裂纹不断扩展的随机微分方程,然后推导出聚合物电介质的击穿概率、可靠性以及电老化寿命与外加电场的函数关系.最后,对聚苯二甲酸乙二醇酯(polyetllyleneterephthalate,PET)薄膜材料进行具体分析,将电老化寿命公式的理论值与实验数据作了比较,发现实验数据与理论值较为相符.因此,本文推导的聚合物电介质电老化寿命公式可以有效地应用在定量分析中,并有望为材料的电寿命预测提供帮助.     

多孔介质结构对渗流惯性效应的影响规律研究

本文通过局部展开算法研究了多孔介质中排列结构对非线性渗流规律的影响．计算结果表明：规则排列结构的渗流标度律和渗流方向相关，然而非规则排列结构的渗流标度律不依赖于渗流方向而只依赖于多孔介质的几何结构．伴随着排列结构的非规则程度增强，不同方向的渗流阻力变化规律的差异性减小．当流场输运区域较为复杂且不存在较宽直通道时，渗流阻力在较宽雷诺数范围内体现出较为明显的标度律特性．周期性强非规则排列结构中不同区域大小的模型却具有相似的渗流阻力的标度律特性，同时标度律特性与孔隙度的大小相关性不大．阻力非线性标度律由多孔介质结构的不同而取值为2至3之间．     

多物理场耦合作用分析的近场动力学理论与方法

广义来说, 近场动力学(peri-dynamics,PD)是假设每个物质点在承受一定范围内的非接触相互作用下,研究整个物理系统演化过程的理论,为涉及非连续和非局部相互作用的问题提供了一个统一的数学框架,具有广泛的适用性.在简要介绍诸多工程对于多物理场模型和数值计算软件的迫切需求后,针对现有商用软件在处理结构非连续演化问题时遇到的瓶颈,引入近场动力学理论和方法. 概述近场动力学固体力学模型,系统阐述近场动力学扩散模型和近场动力学多物理场耦合建模的研究现状和进展,主要涉及电子元器件、电子封装和岩土工程领域的多物理场耦合建模,包括热--力、湿--热--力、热--氧、热--力--氧、力--电、热--电、力--热--电、多孔介质的水--力流固相互作用等非耦合、半耦合与完全耦合模型,强调发展耦合方程数值解法的重要性.最后对扩散问题和多物理场耦合问题的近场动力学理论模型、数值算法和工程应用做进一步展望.