泥石流及其运动方程

本文简单介绍了泥石流及其防治和研究简况．对于泥石流运动方程，介绍了Ｂｉｎｇｈａｍ模型、日本高桥保的颗粒流膨胀体模型、美国Ｃｈｅｎ的塑性颗粒流膨胀体模型以及作者的非牛顿塑性膨胀体模型，并介绍了美国ＭａｃＡｒｔｈｕｒ和Ｈａｍｉｌｔｏｎ对泥石流运动的数值模拟．最后，对泥石流运动研究进行了展望     

泥石流及其运动方程

本文简单介绍了泥石流及其防治和研究简况．对于泥石流运动方程,介绍了Ｂｉｎｇｈａｍ模型、日本高桥保的颗粒流膨胀体模型、美国Ｃｈｅｎ的塑性颗粒流膨胀体模型以及作者的非牛顿塑性膨胀体模型,并介绍了美国ＭａｃＡｒｔｈｕｒ和Ｈａｍｉｌｔｏｎ对泥石流运动的数值模拟．最后,对泥石流运动研究进行了展望     

一维泥石流的静动力阻力特征研究及数值模拟

泥石流是山区多发的一种地质灾害,它的发生和发展威胁着人们的生命和财产安全,影响着人们的正常生活,因而需要加强对其发生和发展过程的研究。结合泥石流的动力模型方程采用数值模拟方法再现泥石流发生和发展的过程,是研究和预测模拟泥石流灾害的有效手段。目前的动力模型方程大多只关注动力过程,却忽视了静动力过程的统一,这将导致在一些情况下产生错误的结果。本文研究了一维泥石流的静动力阻力特征,通过修正泥石流动力学方程的阻力项,得到了具有静动力统一特征的模型方程。并以Roe格式的近似Riemann解为基础,采用MUSCL线性重构方法建立了具有较高精度和分辨率的有限体积数值求解。具体算例的数值验证表明,方程阻力项的修正是合理的,所建立的数值求解也是稳定和有效的。     

泥石流研究述评

泥石流这一特殊的二相流体是山区常见的一种自然灾害,一般可分为稀性泥石流(颗粒碰撞及离散力起主导作用)和粘性泥石流(粘性力起主导作用)两大类。本文概略地评述了泥石流的几个问题,即泥石流形成学、分类学、动力学等,指出急需解决的问题有泥石流汇流理论、泥石流阻力规律等。文中还根据近年来的动态和趋向,推断更加深入的理论研究和以数学模型为核心的泥石流流域管理模式将会成为泥石流学科发展的主要方向。      

机床切削颤振的定常与时变特性

1.定常与时变切削试验系统严格地说,处于切削加工过程中的机床切削系统(由机床结构和切削过程共同构成的闭环系统)是一个时变系统,当系统参数的时变速度较颤振发生、发展以致形成的速度慢得多时,可将系统在一定时间间隔(或刀具与工件相对运动的一定距离间隔)内作为定常系统处理;反之,当这两种速度相当时,则应作为时变系统处理.在VDF 车床上车削细长轴(图1),颤振一般在工件中部L/3范围内发生,当工件转速为662r/min、进给量为0.08mm/r 时,刀架在床身     

用分析温度场的程序计算定常无旋流动

用分析温度场的程序计算定常无旋流动郑作昌（北京大学力学系,北京１００８７１）目前流行的用于热传导分析的计算机程序很多,如ＡＤＩＮＡＴ,ＳＡＰ５－Ｔ等．但它们的能力却远远超出了分析热传导问题。本文通过分析热传导问题与其它一些连续场问题在数学上的等价性,...     

伴随微孔洞生长的裂纹弹塑性定常扩展

裂纹在韧性材料中扩展时,将们随着微孔洞的萌生和生长,孔洞的萌生和深化将直接影响着材料的总体断裂韧性和强度,以往的研究主要集中在将裂纹的扩展刻划为微孔洞的萌生、生长和汇合这样一个过程。从传统的断裂过程区模型出发研究微孔洞的萌生和生长对材料总体断裂韧性的影响,通过采用Ｇｕｒｓｏｎ模型,建立塑性增量本构关系,然后针对定常扩展情况直接进行分析,孔洞对材料断裂韧性的影响由本构关系刻划,而在孔洞汇合模型中,上     

Чаплыгин非完整系统定常运动的不变流形

本文给出非完整系统定常运动的不变流形以及相对部分变量的定常运动不变流形举例说明结果的应用。     

泥石流本构模型及动力学模拟研究现状综述

由于泥石流动力学过程的复杂性,其本构模型及数值模拟研究仍然存在众多的难点问题。本文根据大量的文献资料和实例研究,对目前泥石流本构模型和动力学模拟研究现状和存在的问题进行了综合论述,主要包括:(1)已有泥石流动力学本构模型原理及适用性问题;(2)已有数值模拟方法的实现及选择应用;(3)泥石流动力学复杂环境效应研究,复杂地形和水文环境条件下的泥石流应力分布、动能传递等。最后对泥石流动力学G IS模拟的前景进行了讨论。     

泥石流风险及沟谷泥石流风险度评价

风险一词虽然已经广泛被科学家和经济学家所使用 ,但涉及到自然灾害的风险研究则还是 2 0世纪 80年代中后期的事。国内有关泥石流风险的探讨 ,更是 2 0世纪 90年代才初见端倪。国际上 ,泥石流风险评价至今仍然是前沿探索性领域和新兴的研究课题。基于联合国对自然灾害风险的定义及其定量表达 ,本文给出了泥石流“风险度 =危险度×易损度”这一数学命题的近似解。讨论了风险分级和不同风险等级的分布概率以及风险指南。以云南东川因民矿区黑山沟泥石流为例 ,对单沟泥石流风险度评价模型进行了示范应用     

改善平板风致静力的定常吸气方法

采用基于CFD(Computational Fluid Dynamics)的数值方法研究了定常吸气方法对平板风致静力的影响。研究对象选为一处于均匀来流风场中的平板模型,在该平板靠近来流端设置定常吸气入口,通过改变定常吸气系数和吸气模式计算该平板模型的风致静力三分力,进而获取定常吸气对平板风致静力作用的影响。风场数值模拟采用RSM(Reynolds Stress Equation Model)湍流模型。计算结果表明,在定常吸气作用下平板的阻力系数显著降低,扭矩系数增大;平板迎风端面的压力随着吸气能量的增强而减小,背风端面的压力基本不变。数值结果表明:定常吸气可以有效地改善平板绕流边界层结构,降低风致阻力。     

定常完整约束系统动力学方程的伪线性形式

对定常完整约束系统,从动力学普遍方程出发,推导出一种用矩阵表示的伪线性形式的动力学方程.该方程只需写出质点系位置矢径与外力矢量的广义坐标表达式即可直接计算相关系数矩阵,从而得到系统的动力学方程.该方程形式简洁,计算格式整齐,适于用计算机代数语言的程式化实现,为力学系统的计算机辅助建模提供了一种途径.方法的正确性通过两个简单算例进行了验证.     

泥石流的启动分析

分析了由于振动或冲刷等动载荷引起散体堆积物的液化或流态化而导致的泥石流．据此,认为这是在小坡角（１０°以内）条件下泥石流形成的主要原因．     

正项几何规划的一维探索法

本文对正项几何规划的多困难度情况提供一个有效的方法，即将困难度为Ｄ的几何规划首先化为Ｄ维线性规划，然后再化为一维搜索问题，结果表明，该法十分有效。     

定常吹气对倾转旋翼机向下载荷的影响

为进一步提高倾转旋翼机悬停状态下的有效载重,开展了定常吹气流动控制对向下载荷的影响研究。首先应用延迟脱体涡模拟(DDES)方法对翼型-90°迎角下非定常大范围分离流动结构进行了数值分析;然后分别开展了前缘吹气、后缘吹气降载措施研究,揭示了吹气降载的机理,并对不同吹气口位置和吹气动量系数的影响进行了定量分析,最后开展了前、后缘同时吹气作用下降载数值模拟研究。计算结果表明:前缘最佳吹气位置在翼型的前缘点,而后缘吹气最佳位置位于襟翼弦长的15%处;前缘吹气的降载效果要优于后缘吹气,而且吹气动量系数对向下载荷的影响较小;相对于初始未施加流动控制构型,阻力系数减小量可达到32.72%。     

抗泥石流冲击吊脚楼房屋结构竞赛模型设计

介绍了一种抗泥石流冲击吊脚楼房屋结构竞赛模型的设计方案.该方案采用框架结构,在底层空心楼面梁中内置了能量转换梁.能量转换梁上表面在上部子结构柱支承处设置有斜面.能量转换梁在撞击后产生水平位移的同时能够带动上部子结构的升高,将外部撞击的水平动能转换为上部子结构升高所需的势能.给出了这种结构的细部构造设计方案,并进行了力学的概念分析和简化的结构计算.实验表明模型结构的抗撞击性能良好.     

一维地面沉降模型及其求解

推导了以垂向有效应力为基本变量的一维地面沉降的普遍模型 ,并用半解析方法予以求解。模型考虑了土体变形过程中渗透系数和压缩性随有效应力的变化而变化的特性 ,反映了土体变形的非线性特征。计算实例表明 ,该模型的计算结果比太沙基方法的计算结果有了很大程度的改善 ,与实际情况非常接近。     

脑Willis环的一维血流动力学及氧输运特性的数值研究

Willis环是大脑侧枝循环的重要组成部分, 研究其血流动力学特性以及氧输运规律对脑缺血疾病的认知和预防有着非常重要的作用. 该文旨在利用一维血流动力学模型模拟整个Willis环的流量变化和压力分布, 并建立动脉内氧输运的一维模型以模拟Willis 环内氧分压的变化规律, 为研究脑组织内血液流动和氧输运打下基础. 首先, 基于弹性圆管内的一维非线性流动方程和状态方程建立血流动力学模型, 在一维对流扩散方程的基础上, 考虑由管腔向壁面的扩散和壁面细胞的新陈代谢消耗推导出氧输运特性方程. 通过 Lax-Wendroff两步法对血流动力学方程进行离散, 而在进行对流扩散方程的离散时, 则运用迎风格式. 通过数值计算得到了正常情况下Willis环各个血管任意位置的流量、压力和氧分压的变化曲线, 正常情况下各个位置的氧分压处于稳定的平衡状态. 最后, 还通过此模型进一步模拟了右侧颈内动脉狭窄对各个血管内流动的影响. 当狭窄程度达到80%时, 中脑动脉的流量和压力会明显下降, 造成其供应区域的血流减少. 同时, Willis环右侧血管内的氧分压会大大降低, 而左侧血管的氧分压会出现上升趋势, 但幅度要小于右侧血管降低的幅度.     

相变增韧陶瓷平面应变Ⅰ型定常扩展裂纹的渐近分析（Ⅰ）

采用Ｂｕｄｉａｎｓｋｙ等人提出的相变增韧陶瓷材料的体膨胀本构关系，利用渐近解法得到该材料平面应变Ⅰ型定常扩展裂纹尖端附近的应力、速率沿角度的分布情况，给出相变区高度和相变造成的韧性增值的计算公式。     

基于定常吹吸气的波浪型圆柱主动控制研究

基于定常吹吸气对波浪型圆柱近尾迹流动进行控制以增强柱体振动, 采用大涡模拟研究了亚临界雷诺数(Re = 3000)下前吹后吸和前后吸气控制方式在不同吹吸气工况对波浪型圆柱升阻力特性、时均压力系数、环量、湍动能及近尾迹流动结构的影响. 研究发现: 前吹后吸和前后吸气控制下波浪型圆柱在不同吹吸气动量系数工况脉动升力系数均显著提高, 最大较未受控直圆柱和波浪型圆柱分别提升高达636%和391%, 这主要可能归因于吹吸气控制使波浪型圆柱回流区变短, 高强度涡集中向钝体后方靠拢, 旋涡形成长度缩短, 展向涡流与顺流向涡流相互作用在波浪型圆柱下游形成的“肋状涡”变大变长, 近尾迹环量显著增大, 从而导致脉动升力系数增大, 这可能将诱导柱体产生更强的振动; 同时两种控制方式均改变了波浪型圆柱表面的压力分布, 由于在波浪型圆柱前驻点吹气使前端趋于流线型, 前吹后吸在不同吹吸气动量系数下波浪型圆柱的高压区减小, 但在后驻点吸气使得低压区增大, 而前后吸气在不同吹吸气动量系数下波浪型圆柱的高压区基本不变, 低压区增大. 研究结果可为低风速地区分布式风力俘能结构俘能效率提升提供基础理论支持.