船舶兴波理论

本文评述了船舶兴波理论的发展概况,及其在船舶工程设计中的应用情况。讨论了船舶兴波理论研究的难点。指出了船舶兴波问题理论研究与试验研究相结合的重要性,波形测量分析工作的意义,有限元数值计算方法在船舶兴波非线性理论中的发展,并讨论了粘性流体兴波理论中的碎波理论和奇异波理论。      

船行波

船舶航行时,由船体对水的作用产生压力变化而形成的表面水波,称为船行波。因为在船的首部和尾部水流压力变化最大,所以在那里产生的波浪也最明显.由于产生波浪常需要能量,所以船行波越明显,船舶兴波阻力也往往越大。船舶兴波阻力的大小不仅和船速有关,而且还和船型有密切关系。随着航速的提高,兴波阻力占船舶总阻力的比例不断上升,高速舰船的兴波阻力可达到总阻力的50％以上。因此,如何应用消波的方法,减弱或消除船行波,从而减小兴波阻力以进一步提高航速,就成为一个很有现实意义的问题。     

常航速船波势及船波阻力的边界元法

利用满足Laplace方程,线性化自由面条件及无穷远处条件的Havelock兴波源涵数,建立了关于常航速稳态船波势函数的边界积分方程.针对这个积分方程,建立了相应的数值计算方法,编制了一般三维问题的边界元法计算机程序,可用来计算全潜和半潜物体的稳态绕流场及船舶兴波阻力.     

面元法求解有限水深船舶兴波及水底压力变化

应用势流理论中的格林函数方法计算了船舶定常运动的水动力参数,将有限水深Kelvin移动兴波源格林函数分解成三部分:简单Rankine源集合、局部扰动项和波函数项。在亚临界和超临界航速时,采用不同的积分顺序来消除被积函数的奇异性。利用面元法在船体表面上分布Kelvin源,计算了有限水深下船体表面的源强、压力分布及表面兴波,比较了有限与无限水深结果的区别和联系,进一步求解了船舶航行时引起的水底压力变化,计算结果与实验测量结果吻合良好。     

直接边界元法三维自由面兴波时域模拟

应用直接边界元法在时域中求解稳定航速运动的三维自由面兴波问题.基于格林定理,在所有边界面上划分网格,对边界积分方程进行数值离散,采用线性自由面边界条件,随时间步进更新自由面势.由于物体空间位置移动辐射条件不需要单独表述,迭代过程中自由面计算域保持不变.以割划水面NACA0024为例,计算模拟了自由面兴波稳定波形;提出了求解矩阵方程组奇异性的处理方法和解决割划问题的动网格技术.本文计算结果和有限体积法及有关试验结果对比表明,该方法是可靠的.     

线性船舶兴波阻力边界元新方法

采用常数边界元对船舶与流体界面进行离散，求解船舶兴波势及船舶兴波阻力。这种方法可避免在船舶与流体自由面交线上安置节点，因而避免了这些节点建立补充方程。因为满足自由面条件的Ｈａｖｅｌｏｃｋ源函数的源点和场点不能同时在自由面上，使得自由面上的节点无法用Ｈａｖｅｌｏｃｋ源函数的建立方程。如对自由面交线上的节点建立补充方程，则要对线性自由面条件中包含的未知势函数的二阶导数用差分形式表达，引入较大误差。     

气泡及其破碎兴波对浮动冲击平台影响探究

基于LS-DYNA软件中的ALE算法,对近水面水下爆炸气泡脉动过程进行数值模拟并与实验结果进行对比,验证了近水面近壁面混合边界有限元模型和参数设置的正确性。设置不同爆炸工况,对气泡及其破碎兴波对浮动冲击平台影响进行探究,结果表明:在水下爆炸过程中,气泡、自由面、浮动冲击平台会发生强烈的耦合作用,在气泡脉动阶段,气泡会诱导出涌流和水冢效应,影响浮动冲击平台的安全性和使用性;冲击波是影响浮动冲击平台冲击环境的主要因素,由于气泡的低频性,气泡脉动及水冢对浮动冲击平台的直接冲击作用,会小幅度增加浮动冲击平台冲击环境的谱速度值、谱位移值,对谱加速度值几乎无影响;水冢抨击水面所形成的波浪和气泡破碎兴波,对浮动冲击平台造成的激励载荷呈周期性,其周期与波浪周期相同。波浪的激励载荷仅通过激励其对应频率的浮动冲击平台共振来改变平台的冲击环境。波浪载荷很小,对浮动冲击平台的冲击环境影响较小。     

气垫船稳态船波势及波阻的边界元法

本文给出了气垫船在静水中航行时稳态船波势问题的边界元数值分析方法，根据本文的数值计算方法，可以得到气垫船行时所兴起的波浪形状以及气垫附近流场情况，由此可计算气垫所受到的兴波阻力，本文的方法适用于任意已知气压分布情况。     

从东京会议看舰船粘性流体力学的研究现况

1980年10月6日至10月10日在日本东京举行了第十三届舰船流体力学学术会议,由美国海军研究署,美国国家科学院和日本造船研究协会等举办.在会上宣讲了由14个国家提出的45篇学术论文,其中包括我国学者提出的两篇论文.按照这些论文的内容及会议的进程,大会将它们作如下的划分:推进,共有5篇;空泡,共有6篇;兴波问题,共有6篇;舰 ...     

自由面对潜艇尾流场流动特性影响研究

潜艇周围绕流场流动特性会影响潜艇的机动性能, 特别是近水面航行时, 自由面的存在会增大潜艇尾流场的复杂程度.为探究潜艇在近水面航行时自由液面对潜艇尾流场流动特性的影响机理,借助大型水下三维粒子图像测速技术开展潜艇尾流场流动特性研究.首先通过美国泰勒水池标准模型实验结果对试验方法准确性进行验证; 随后,用验证后的模型试验方法对潜艇尾流场进行测量,得到不同潜深工况、不同速度下的桨盘面轴向速度以及脉动速度,同时辅以数值模拟对试验无法测得的兴波波系及中纵剖面速度场加以补充,从兴波角度阐述了自由面对潜艇尾流场流动特性影响机理. 研究结果表明:潜艇在近水面航行时, 随着Fr增大,桨盘面处轴向速度云图中上方等值线整体趋于扁平化, 较4D潜深工况,1.5D潜深工况出现局部脉动速度极大值, 且脉动速度结构整体下移; 自由面存在时,艇体与自由面间流场速度明显增大, 特别在桨盘面区域, 流场速度明显提升.随着Fr增大, 桨盘面处的自由液面高度逐渐降低,这就导致了桨盘面位置出现更大的流体速度, 即造成了桨盘面伴流场挤压现象.      

低维碳和氮化硼材料的物理力学研究进展

碳纳米管、石墨烯和六方氮化硼等低维材料具有优异的力学和电学性质,已经引起广泛的科学兴趣。然而由电荷、分子轨道、电子结构和自旋态构成的低维材料的局域场与力学变形、机械运动和物理化学环境等外场间往往存在强烈耦合,这导致低维材料会呈现出新颖独特的物理力学性能。论文对近年来碳纳米管、石墨烯和六方氮化硼等低维材料的力学性能、力电耦合与器件原理、表面和界面结构性能调控、层间相互作用、能量耗散和摩擦等物理力学方面的研究进展进行了简要综述,并讨论了利用低维材料多场耦合特性和结构性能关联发展新型功能器件的方法和途径,以及纳米力学和纳尺度物理力学的前沿和发展趋势。     

分形和多分形的面面观

本文从各个方面论述分形和多分形.这些方面包括不变性、间歇性、奇异性、重整化、相变、标度指数和功率谱指数、熵和层次、小波变换等.从各个角度反映出分形的广泛应用.     

激波和湍流相互作用的数值模拟

本文综述了关于激波和湍流相互作用数值模拟的近期研究进展, 主要包括激波和均匀各向同性湍流、激波和湍流边界层、激波和射流以及激波和尾迹的相互作用. 激波和湍流相互作用特性受到诸多因素的影响,如激波的强度、位置、形状和流动边界以及来流的湍流状态和可压缩性等. 激波和湍流的相互作用会引起流场结构、激波特性和湍流统计特性的显著变化. 最后简要讨论了激波和湍流相互作用数值研究需要关注的一些问题.      

征稿简则

《力学与实践》是传播和报道与力学相关的前沿领域、工程应用、教学经验和科学知识的综合性学术刊物.它始终坚持科学性、实践性、知识性、可读性、时效性的办刊宗旨,力求贴近公众,贴近现代生活.它以工程技术人员、科研人员和院校     

大庆地区湿陷性黑土研究

大庆南部地区分布着一种颜色发黑、结构松散、成分复杂、对水极度敏感的工程性质极差的地质材料 ,它兼有湿陷性土、有机质土、碱土和分散土等诸多特殊土的劣质特性。通过野外调查、原位测试和室内各种试验研究 ,对这种黑土的野外特性、成分结构、物理力学性质、承载力和湿陷特性、地层年代等进行了较系统的阐述和分析 ,并通过综合比较 ,将其定名为湿陷性黑土.     

征稿简则

正《力学与实践》是传播和报道与力学相关的前沿领域、工程应用、教学经验和科学知识的综合性学术刊物.它始终坚持科学性、实践性、知识性、可读性、时效性的办刊宗旨,力求贴近公众,贴近现代生活.他以工程技术人员、科研人员和院校师生     

敦煌莫高窟北区岩体变异变形及修复对策

敦煌莫高窟北区岩体长期以来在特殊的地形地貌、气象水文、岩土性质、地质构造条件下,受人工开挖、重力、风蚀、雨蚀和洪水冲刷等共同作用,岩体发生风化、卸荷等变异以及崩塌、坍塌和危岩、开裂与裂隙(构造裂隙、卸荷裂隙)等多种变形,严重影响岩体的稳定和洞窟的安全。针对上述变异、变形破坏情况,采用PS材料加粉煤灰浆液灌浆封闭裂隙和岩面喷浆加固相结合的修复方法,有效地防止了岩体变异的进一步扩展和表面风化的加剧,减少了岩体变形和表面风化程度,使石窟得以保护和修复。该方法对黄土及干旱地区石窟保护具有良好的借鉴作用。     

时滞系统动力学近期研究进展与展望

综述了1999年以来时滞系统动力学在力学、机械工程、航空航天、生态学、生物学、神经网络、激光、电子和信息技术、保密通讯和经济学等领域的研究进展, 总结了其中的研究方法. 通过本文可以看出时滞系统普遍存在于自然和工程实际中, 即使对已经非常熟悉的简单振子,考虑到时滞的影响, 仍有许多问题有待作更深入的理论研究和新现象的发现.针对以往研究中出现的问题, 提出今后几年的发展方向、建议和展望, 同时指出了在理论上急需解决的一些科学问题,例如以时滞反馈控制为中心的控制策略、非线性因素和时滞联合作用的影响、时滞导致的多级分岔使系统呈现出复杂动力学行为、以时滞状态变量耦合为中心构成的网络系统计算模型对系统的影响等问题都是非线性动力学系统所遇到的科学基础问题.      

颗粒流润滑过程中粉末层的微观破坏形式和机理分析

将松散的石墨粉末导入到面接触摩擦副间隙中,对粉末层形成和破坏过程的宏、微观现象进行了跟踪和分析.通过对粉末层的电子、光学显微镜观察及能谱分析发现粉末层典型的生命周期包含完整、轻微破损、严重剥落和完全破坏4个阶段.利用光学显微镜观察到粉末层的鼓包、部分剥落、分层剥落和擦伤等微观现象,这些现象代表粉末层不同阶段的破坏状态和磨损程度.鼓包、部分剥落、分层剥落是粉末层破坏的早期形式.擦伤是粉末层破坏的严重形式,表明上试件和下试件发生了表面的直接接触并产生磨损,通常能够在粉末层完全破坏之前观察到.     

理论力学课程中的历史人物及其相关工作

概述理论力学课程中出现的历史人物的学术职业生涯及其与课程相关的力学贡献.包括古代力学（1600年前）的亚里士多德、阿基米德、达.芬奇和斯梯芬,经典力学奠基阶段（17世纪）的伽利略、惠更斯、莱布尼兹和牛顿,阶段力学发展阶段（18世纪）的雅科布.伯努利、约翰.伯努利和丹尼尔.伯努利、伐里农、欧拉、达朗贝尔、库伦和拉格朗日,以及经典力学成熟阶段（19世纪）的潘索、科里奥利、哈密尔顿和傅科.