莫斯科大学“攀登高峰——2010”数学奥林匹克试题及解答

第1卷1.（3分）彼加有2个不同的圆柱形玻璃杯,他看到,一罐果汁可以这样倒入这2个杯,使第1个杯内的水平高度是12cm,第2个杯内的水平高度是10cm,或者使第1个杯内的水平高度是8cm,第2个杯内的水平高度是12cm.如果把果汁平分地倒入这2个杯,每个     

平行风风速对腔体复合热损失特性影响的数值模拟

在恒热流边界条件和不同平行风风速下,考虑通过保温层和腔体壁面的导热热损失,采用三维数值模拟方法对一侧全开的圆柱形腔体复合对流和辐射热损失特性进行研究。结果表明:平行风下,腔体内的温度分布和开口面速度分布都与无风时存在很大差异;随着风速的增大,对流热损失平均努塞尔数Nu_c单调递增,而辐射热损失平均努塞尔数Nu_r并不单调递减,且风速越大,变化越不明显;随着腔体倾角的增大,同一风速下Nu_c和Nu_r并不像无风时那样单调变化。     

局部竖向荷载作用下圆柱形薄壳的解析解

本文运用混合型级数方法,导出了局部竖向荷载作用下横向简支圆柱形薄壳的解析解,并给出了在五种局部竖向荷载作用下解的解析式.文中给出了纵边自由的圆柱形薄壳屋顶算例,计算结果表明了级数具有较好的收敛性.本文结果可以处理地下结构中的若干实际问题.     

圆柱形弹性贮液容器基频近似计算法

在工业和工程领域中,广泛地应用圆柱形弹性薄壁贮液容器。在冲击或地震地面运动激励下,此种容器的变形,严格地说就遵循薄壳结构动力学规律。考虑到在水平地震作用下短圆柱形容器的变形,剪切效应起主导作用,因而可用剪切梁变形理论来近似地代替。对于盛有液体的贮液容器,因为激励引起的振动是耦联的,即液体中产生的液动压力与结构的变形有关,而结构的变形又受到液动压力的很大影响。欲寻求此种耦联体系的动力响应,必须对其动力特性进行分析。为此,本文根据Fischer“冲击质量”理论,提出了对圆柱形弹性贮液容器基频的近似计算方法。此方法概念清晰,计算简便,很便于工程上应用。     

浅埋的圆柱形孔洞对SH波的散射与地震动

研究了浅埋的圆柱形孔洞对以任意方向入射的平面SH波的散射与地震动问题。利用复变函数和多极坐标方法构造了问题的位移解。当入射波的波长与圆孔的半径相比较小时,地震动将受到较大的影响。影响地震动有三个主要参数:(1)SH波的入射角0;(2)入射波波数,即圆柱形孔洞的半径与入射波半波长之比;(3)h/R,即圆柱形孔洞至表面的距离与圆孔半径之比。当较大时,地震动幅值变化激烈,位移幅值可出现跳动和放大的现象。当h/R增大至10～12时,位移幅值变化恢复至半空间的情况,表明圆柱形孔洞的影响可被忽略。     

几种不同形状导体表面的电荷面密度

对无限大导体表面，楔形导体表面，半圆柱形凸起表面电荷面密度进行了具体的计算，结果表明在静电平衡的条件下导体表面虽曲率相同，但表面电荷面密度却可以不同．     

采集气态污染物的主效扩散管

本文介绍了一种新型的采集气态污染物的扩散管技术，并且较详细地叙述了圆柱形扩散管和环形扩散管的理论与应用。     

Polar Mixing Optical Phonon Spectra in Wurtzite GaN Cylindrical Quantum Dots： Quantum Size and Dielectric Effects

The interface-optical-propagating （IO-PR） mixing phonon modes of a quasi-zero-dimensional （QOD） wurtzite cylindrical quantum dot （QD） structure are derived and studied by employing the macroscopic dielectric continuum model. The analytical phonon states of IO-PR mixing modes are given. It is found that there are two types of IO-PR mixing phonon modes, i.e. p-IO//z-PR mixing modes and the z-IO//p-PR mixing modes existing in QOD wurtzite QDs. And each IO-PR mixing modes also have symmetrical and antisymmetrieal forms. Via a standard procedure of field quantization, the Frohlich Hamiltonians of electron-（IO-PR） mixing phonons interaction are obtained. Numerical calculations on a wurtzite GaN cylindrical QD are performed. The results reveal that both the radial-direction size and the axial-direction size as well as the dielectric matrix have great influence on the dispersive frequencies of the IO-PR mixing phonon modes. The limiting features of dispersive curves of these phonon modes are discussed in depth. The phonon modes ＂reducing＂ behavior of wurtzite quantum confined systems has been observed obviously in the structures. Moreover, the degenerating behaviors of the IO-PR mixing phonon modes in wurtzite QOD QDs to the IO modes and PR modes in wurtzite Q2D QW and QID QWR systems are analyzed deeply from both of the viewpoints of physics and mathematics.     

圆柱形汇聚激波诱导Richtmyer-Meshkov不稳定的SPH模拟

汇聚激波诱导不同物质界面的Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定现象在惯性约束核聚变领域有重要的学术意义和工程背景.基于网格离散的宏观流体力学方法由于数值扩散问题往往需要高阶精度算法才能准确追踪界面演化,且对大变形和破碎合并等复杂界面追踪也极为困难.光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法采用纯拉格朗日算法,可以有效克服上述难点.但经典SPH算法需采用人工黏性处理强间断,在激波间断处往往会出现严重的非物理振荡,对于涉及强冲击不稳定性问题,很难达到理想的模拟效果.本文采用基于HLL黎曼求解器的SPH算法,实现了对强激波和大密度比物质界面的有效分辨和追踪.一维数值校核证明了代码的可靠性、健壮性,并进一步模拟了二维圆柱形汇聚冲击波冲击四边形轻/重气界面诱导的RM不稳定性问题,与已有实验结果进行了对比,发现模拟结果与实验结果吻合.通过分析界面演化过程中的密度及压力变化,发现本文所采用的方法可准确地追踪激波与界面作用的复杂界面和波系演化规律.研究结果为进一步理解和解释汇聚冲击条件下的RM不稳定性机理奠定了基础.     

新型小铷钟微波腔谐振特性的研究

采用模匹配法对一种陶瓷介质填充的圆柱谐振腔TE₀₁₁、TE₁₁₁模的谐振特性进行了理论分析和软件仿真. 计算了该种谐振腔的谐振频率,并与其他理论方法得到的仿真结果进行了比较,验证了理论方法的正确性. 在此基础上,分析了陶瓷介质尺寸对谐振频率的影响. 与目前铷钟广泛使用的微波腔相比,该种谐振腔腔体的体积在很大程度上得到减小,这对于铷原子钟小型化的实现具有重要的作用.