土壤-植物-大气系统中水分分布的数学模型

研究了土壤-大气系统和土壤-植物-大气系统中水分传递的数学模型。表述了建立模型的原则。所提出的模型反映了所研究系统中水分传递过程的基本物理现象,并且其中只包含最少的参数。计算得到的含水量所描述的含水量变化规律,其精度不劣于实验的误差。这个模型有助于确定直接用实验难以确定的一些数值,有助于研究实验不易得到的一些特征量,有助于计算栖根层中水分亏缺时制订最优灌水制度。      

精度可控地基阻抗力的一种时域差分计算方法

将集总参数模型与时域差分递归的滤波器模型相结合,提出了一种可完整考虑基础阻抗函数中奇异项和正则项且精度可控的时域地基阻抗力的计算方法,数值算例表明该方法在感兴趣的频域范围内对频率相关的阻抗函数拟合良好.      

土壤-植物-大气连续体水分传输动力学及其应用

本文根据作者的研究成果介绍土壤-植物-大气连续体(SPAC)中的势场与水势分布、水流阻力与水容的组成和量级,SPAC 中的水流通量计算,SPAC 中水分传输动力学模拟模型及 SPAC 水分传输动力学在农田节水灌溉和田间水量转化与水量平衡研究中的应用等问题.     

在蒸发条件下土壤水盐运动的数值模拟

本研究对土壤中水盐运动对流扩散方程进行了数值计算。利用省时的一阶精度的特征-分步法及使对流项作保留迎风特性的二阶精度的差分法,对在蒸发条件下土壤盐分向上运动积盐过程进行模拟,两个方法的计算结果与实验结果总体上都重合较好。     

液体火箭爆炸地面有害气体生成与扩散分析

建立了自燃液体推进剂运载火箭爆炸时地面残余推进剂蒸发模型和产生的有害气体在大气中的扩散模型,给出了N2O4/UDMH液体推进剂爆炸产生的地面推进剂残留量、推进剂污染区直径、大气环境中地面残余N2O4和UDMH推进剂蒸发速率等参数的实验结果。利用该理论模型对大型运载火箭发生意外爆炸事故产生的地面残余推进剂蒸发时间和形成的有害气体危害范围进行了估算。该理论模型可为航天发射场制定安全防护措施提供有用的评估方法。     

人体手臂阻抗控制研究

阻抗控制对于人体运动稳定性,尤其在进行不稳定任务时有着不可替代的贡献.本文由屈伸肌活性在实验测量和理论计算的误差得到启发,提出了即使在手臂平面自由运动中,肌肉的共同收缩对阻抗也有贡献的观点,运用神经肌肉骨骼模型及最优控制方法,计算出手臂运动轨迹,运动部分代人原有模型得到相似结论,把公式中的相互作用项解释为阻抗贡献,并综合多篇相关文献数据,推算出共同收缩阻抗,修正了旧有模型刚度椭圆单调变化的不足,通过仿真得到与实验基本一致的刚度椭圆图,并附加得出前后自由运动时手臂的共同收缩比左右运动时的幅度要大,对总体刚度椭圆的贡献更多".     

高超声速火星进入环境中颗粒运动特性研究

火星大气中会发生不同规模的沙尘暴,大气中蕴含的尘埃颗粒会对高速进入的火星探测器表面造成侵蚀并导致壁面热流增加,给探测器的热防护系统设计带来巨大挑战.文章针对高超声速火星进入环境两相流动问题,基于Euler-Lagrange框架建立非平衡流场与颗粒的单向耦合计算方法,采用模态半径为0.35μm的火星大气颗粒分布模型,研究不同尺寸颗粒在流场中的运动轨迹,获得高温相变模型对颗粒运动的影响以及不同粒径颗粒的撞击能量分布.结果表明,颗粒在高温流场中运动会吸热融化甚至蒸发,高温相变模型导致的颗粒直径减小对小尺寸颗粒运动轨迹有较大影响;当前计算状态下,直径3μm以上的颗粒具有较大的Stokes数且颗粒半径在运动过程中基本保持不变,其运动轨迹受流场影响较小,该尺寸颗粒的撞击分数均达95%以上,是造成壁面撞击的主要颗粒尺寸;撞击能量分数结果表明,直径3～10μm之间的颗粒是撞击能量的主要来源,约占总撞击能量的80%.     

土水特征曲线(SWCC)的滞回特性模拟研究

为了模拟非饱和土的水力、力学特性在多次降雨、蒸发过程中的变化特性,本文以传统域模型的基本原理为基础,推到得到了一个能够模拟SWCC滞后性的计算模型,该模型计算方法简单,易于通过程序实现,且通过与试验数据和其他模型的计算结果对比,验证了该模型的合理性,同时,这个模型可为研究在复杂吸力变化状态下非饱和土的渗流特性、强度特性以及本构模型的研究打下一定的基础。     

受畸变电讯号的数学反演方法

在冲击波测量中,受畸变电讯号的数学反演方法是常用的一种实验结果处理方法。本文把讯号源的内部阻抗等效地做为高频同轴电缆的端接阻抗,在同轴电缆对脉冲响应的基础上,从电报方程的通解出发,结合这种特定的边界条件,导出了受畸变电讯号数学反演的数理模型。在求解此模型时,采用了C.C.胡哈利可夫数值计算法,导出了数值计算的递推公式。结果表明:计算结果与实验结果符合的较好。     

一种修正的低温流体空化流动计算模型

为了更准确地预测低温流体的空化流动特性, 基于Kubota空化模型, 对蒸发和凝结源项进行修正, 建立了一种考虑热力学效应的空化模型. 分别采用原始和修正的Kubota空化模型, 计算了绕对称回转体液氮的空化流动, 通过与实验结果的比较对修正的空化模型进行了评价. 结果表明, 与原Kubota空化模型比较, 修正的空化模型由于考虑了热力学效应, 计算获得的蒸发量减小, 凝结量增大, 空穴长度减小, 空穴界面形态呈模糊状态.计算结果与实验结果更加一致, 说明修正的空化模型能准确的描述低温流体空化过程的质量传输过程, 能够更准确模拟低温流体中的空化流动特性.      

电爆炸过程中金属丝阻抗的变化

为了掌握金属丝阻抗的变化规律,通过分压器和罗氏线圈分别测量出电爆炸过程中金属丝上的电压和电流,并由此计算出金属丝阻抗等相关电参数随时间变化的规律;采用F.D.Bennett和A.Hobson模型对金属丝阻抗进行了数值模拟,得到金属丝阻抗随时间的变化规律。实验结果和模拟结果的比较表明:两个模型的模拟结果均在金属丝气化前和部分初始放电电压下有效;当放电时电容器初始电压较大时,能量沉积速度更快,金属丝液化、气化、完全气化所用的时间更短;在金属丝爆炸过程中,金属丝阻抗存在一个最大值。     

基于阻抗法的矩形截面均压槽气浮支承静态性能分析

针对CFD仿真方法效率低下的状况,提出利用阻抗法来提升气浮支承承载性能的计算速度. 以矩形截面均压槽气浮支承为研究对象,研究了当均压槽高度、角度、数量、半径和供气压力变化对气浮支承承载性能的影响. 结果表明:与CFD仿真方法相比,阻抗法在保证计算结果精度的前提下可提高气浮支承承载力的计算速度. 当均压槽高度、角度、数量、半径和供气压力增大时,阻抗比会增加,气浮支承的承载力和刚度峰值对应的阻抗比也会增加. 当气膜厚度增加时,阻抗比会增加,但承载力会相应地减小. 本文作者通过阻抗法推导了气浮支承承载力简化计算公式,解决了气浮支承在均压槽方向上简化计算的难点,并为阻抗法在均压槽中的研究与应用提供了理论依据.      

基于群桩振动方程组的群桩基础阻抗函数求解及比较

本文首先在位移场叠加的基础上,对经典的单桩振动方程进行了修正得到群桩振动方程组;然后根据群桩振动方程组的近似求解,导出了群桩阻抗函数求解的常用方法一群桩阻抗方程方法。本文中给出的群桩阻抗方程方法在具体的表达形式上与常见的阻抗方程计算方法略有差别;而后根据振动方程组系数矩阵在复空间为正规阵的性质,提出了该四阶耦合微分方程组解耦求解的详细步骤,在直接求解微分方程组的基础上给出了群桩基础阻抗计算的一种新方法。与阻抗方程方法相比较,新方法未采用柔度因子来考虑桩与桩之间的相互影响,而是通过耦合的运动方程组对桩与桩之间的相互作用作了新的表述,并且近似地考虑了屏蔽效应。本文最后给出了上述两种计算方法的数值算例。     

单桩竖向动力阻抗计算模型研究

运用土动力学和结构动力学原理,同时考虑桩周土的弱化效应和桩-土界面的相对滑移效应,利用数理方程方法分别求解单桩与桩周近场土域及远场土域的振动方程,建立了竖向荷载作用下单桩动力阻抗函数的简化计算方法,提出了一种改进的非线性动力Winkler模型,确定了模型中各物理元件的参数,进而通过对比分析验证了计算模型的合理性,从而为桩-土-上部结构耦合系统的非线性分析奠定了基础。     

层状地基中埋管地基阻抗函数的分析方法

本文首先利用波函数展开法推导了弹性半空间中埋管的地基轴向阻抗函数计算公式.然后采用层状地基中无限长线激振荷载薄层法基本位移解,结合容积法求解了层状地基中埋管的地基轴向、垂直及水平阻抗函数.分别用两种方法计算了弹性全空间、弹性半空间地基内埋管的地基轴向阻抗函数,两者的计算结果符合良好,验证了用薄层法求解的可行性.本文还利用薄层法分析了弹性半空间内埋管的埋深对地基水平、垂直及轴向阻抗函数的影响;计算了弹性半空间内埋管的轴向刚度系数并与我国及日本的相关规范对比分析;计算分析了上海典型层状地基内地铁隧道的地基阻抗函数.     

利用虚拟激励法结合CFD技术进行复合材料机翼的阵风响应分析

利用随机振动高效算法-虚拟激励法结合CFD技术,分析复合材料机翼模型的大气紊流响应。计算过程中的虚拟激励法和CFD方法均应用自主产权软件平台DDJ-W。虚拟激励法的使用显著提高了计算效率,同时CFD技术的引入可以准确地确定结构的气动参数。利用Dryden模型得到大气紊流频谱激励下机翼的功率谱响应和方差。计算过程表明,虚拟激励法结合CFD技术可以准确高效地进行复合材料机翼的阵风响应分析。     

土壤-植被-大气统一体内水分循环和能量交换——SPAC模型

引言人们生活在大自然中,上有大气,下有陆地海洋,其间分布着各种植被,组成一个紧密相关的统一体。研究这个统一体内各部分之间水的输运及能量的交换无疑是十分重要而必需的。一个用于这个统一体内过程研究的模型——土壤—植被—大气统一体模型,就是适应这种需要而提出的。以下简称这个模型为SPAC(Soil-Plant-Almosphere Continuum的简称)模型。      

圆管内大液气比下液雾在高温气流中蒸发特性的研究

本文获得了液雾在过热蒸发状态下的液气两相能量方程,给合运动学方程、粒径分布及轨道模型,组成了描述液雾的完整数学方程组。提出将时间变量隐含在空间变量中来克服由于大液气比引起的“物性漂移”,考虑了壁面捕获。计算结果表明:大滴径粒子与小滴径粒子,参数变化具有不同的特征,并对气相温度场的模型计算值与实验值进行了比较.     

横观各向同性层状场地中的单桩横向动力阻抗函数

本文采用横观各向同性层状弹性模型，模拟半空间上的层状场地，用阻尼器模拟透射边界代替半空间以吸收能量。利用薄层元素法和于结构法，并利用在这种边界下受水平简谐荷载作用下的格林函数，推导了这种场地中竖直单桩在水平—摇摆简谐荷载作用下的横向动力阻抗函数，并用实例计算了不同横观各向同性性质场地下的动力阻抗函数，并由此分析了场地的横观各向同性性质的强弱对单桩的横向动力阻抗函数所将产生的影响。计算表明：弱横观各向同性场地对阻抗函数的影响很小，以至可以忽略这种影响；而强横观各向同性场地对阻抗函数的影响较大，必须考虑其影响。另外，桩头约束的存在与否，对单桩的横向阻抗函数值也有较大的影响，桩头有约束的阻抗函数值要明显大于无约束的阻抗函数值。     

基于Fluent平衡大气边界层流场模拟及应用

采用Fluent进行平衡大气边界层流场模拟,在地面边界引入气动粗糙壁面函数,上边界分别采用剪力驱动和速度驱动。首先对平坦区域进行流场模拟,然后基于模拟的流场对立方体建筑物表面风压分布进行了计算。结果表明:基于本文的边界条件设置方法,三种k-ε湍流模型均能获得良好的自保持性平衡大气边界层流场;在地面边界引入气动粗糙壁面函数,可实现任意类型的平衡大气边界层流场模拟,且对近地单元的高度无限制,有利于精细化网格计算;在上边界采用剪力驱动和速度驱动是等效的,采用速度驱动边界条件有利于提高计算效率;三种k-ε湍流模型计算的立方体中心面表面压力分布基本在测量值变化范围内,说明基于本文的平衡大气边界层流场可应用于结构风荷载数值模拟研究中。