逆风张帆

逆风张帆老亮杭州参军独孤守忠，领租船赴都，夜半急迫集船人，更无他语，乃云：“逆风必不得张帆．”众大晒焉．宋代高怿撰《群居解颐》逆风张帆@老亮...     

运动激波扫过运动平板的非定常传热问题

本文研究运动激波扫过平板边界层后边界层随时间的演化。首先将霍华斯变换推广到非定常情形并引入相似参数将非定常问题化为有两个前缘的边界层问题。这时抛物型方程是奇异的。在激波附近用奇异摄动法求出级数解,然后用逆风格式数值积分将解延拓到平板前缘。     

微重力下薄燃料表面火焰传播的地面窄通道模拟

对微重力下薄燃料表面逆风火焰传播的地面窄通道模拟，进行了量纲分析，并通过火焰传播 图像记录进行了实验验证. 结果表明，减小实验段特征尺寸可以实现微重力燃烧的地面模拟. 在各种氧气浓度条件下，竖直和水平窄通道内的火焰传播速度随气流速度的变化趋势完全不 同，而且，水平窄通道可以有效限制自然对流，而竖直窄通道较难. 当通道高度增大时，竖 直和水平窄通道中，火焰传播速度和吹熄极限速度都不同程度地增大，这是热损失减小、火 焰面遇见的气流速度减小以及自然对流速度增大3个因素的综合结果. 对于水平窄通道， 1cm是一个可以定性模拟微重力下自然对流的尺寸. 对于竖直窄通道，则需要高度更小的窄通 道来限制自然对流.     

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从铁饼在空气中飞行所受到的气动力出发,阐述铁饼飞行的轨迹和铁饼 出手时的速度、角度、自转角速度和风作用对成绩的影响. 由于气动力的作用, 45°并非铁饼的最佳投掷角度,实验和理论研究表明：无风时35°/26° 的投掷角/倾角组合最佳;顺风和逆风投掷必须采用不同的投掷角/倾角组合才能获得当地条 件下的最好成绩;铁饼出手时25 r/s的自转速度已经可以满足稳定性的要求.     

基于水平集方法的均布式柔性机构的拓扑优化设计

提出一种利用水平集方法进行均布武柔性机构设计的新方法.根据水平集边界表达方法中具有几何信息的特点,将图像分析中的二次能量函数引入到水平集模型中,以控制柔性机构拓扑优化设计结果的几何尺寸,得到等宽带状均布的柔性机构,较好地解决了传统柔性机构拓扑优化中容易出现单点铰链问题.应用半隐式的加性分裂算子(AOS)算法求解水平集方程,松弛了逆风格式中CFL(Courant-Frie drichs-Lewy)条件对时间步长的限制,提高了求解效率.通过一个典型的二维算例来验证方法的有效性.     

动脉局部狭窄时脉动流的有限元分析

本文利用有限元方法研究动脉局部狭窄下的脉动流流场,重点考查在50％与80％面积狭窄下的速度分布、压力分布、壁面剪应力分布及流动分离情况。几何形状及边界条件均模拟相应的脉动流实验模型。采用测得的随时间变化的速度分布作为入口端条件,并利用罚函数和逆风格式等计算技巧得出了光滑的与实验基本相符的速度、压力波形。本文讨论了不同狭窄下速度、压力、壁面剪应力的分布形态,给出了脉动流中狭窄处局部流动分离的间歇性变化规律,并结合实验与临床应用进行了讨论。     

非结构混合网格化学非平衡粘性绕流数值模拟

在非结构混合网格上对化学非平衡粘性绕流进行了数值模拟。控制方程为考虑了化学非平衡效应的二维Navier-Stokes方程,化学动力学模型为7组元、7反应模型。控制方程中的对流项采用VanLeer逆风分裂格式处理,并应用MUSCL方法及Minmod限制器扩展到二阶精度,粘性项用中心差分格式处理。时间推进采用显式5步龙格-库塔方法。为了适应高超声速流场计算,对VanLeer通量分裂方法进行了改进,并引入了化学反应时间步长。对RAMC-II模型的飞行试验流场进行了数值模拟,计算结果与试验测量数据符合较好,并与参考文献中的数值模拟结果吻合。     

光弹贴片法在混凝土裂缝扩展过程研究中的应用

采用光弹性贴片法对平面尺寸为３．６×３．０，３．０×２．５，２．４×２．０，１．８×１．５，１．２×１．０，０．６×０．５ｍ＾２的巨型紧凑拉伸试件预制裂缝的起裂，稳定扩展至失稳破坏的全过程进行了系统的研究，实验结果表明，在试件高达１米以上的实验范围内，失稳破坏前裂缝稳定扩展长度几乎是一个稳定的常数值，且与试件初始缝长ａｏ无关。还发现，宏观裂缝的起裂早晚与初始缝长ａ０有关。     

用基于M-SST模型的DES数值模拟喷流流场

脱体涡数值模拟方法(dettached eddy simulation,DES)是把雷诺平均Navier-Stokes方程(RANS)方法及大涡模拟方法(LES)结合起来模拟有脱体涡的湍流流场的数值模拟方法,其主要思想是在物面附近解雷诺平均Navier-Stokes方程、在其他区域采用Smagorinski大涡模拟方法。本文在剪切应力传输(SST)湍流模型的基础上用DES及混合非结构网格数值模拟具有横向喷流的湍流流场,算法采用Osher逆风格式,利用该套程序(包括网格生成及算法),对导弹在不同马赫数下的喷流流场进行了数值模拟,并与同时开展的实验研究的结果进行了对比,结果表明用该方法处理这类问题是较准确的。     

西汉古铜镜“透光”机理今释

本期开辟的这一“趣话”小栏目，讲的是我们身边的力学．文体不拘，或庄或谙，可长可短．内容则摆事实，讲力学．要求文质并重，盖“质胜文则野，文胜质则史”也．欢迎大家投稿．下面刊登的两篇，就作为本栏的开篇吧．     

亚微米氮化钛膜的纳米压痕和划痕测定

采用等离子电弧沉积的方法，分别在GT35和40CrNiMo钢上沉积厚约为0．5μm的氮化钛(TiN)膜．为了筛选基材，采用纳米压痕和划痕技术，评价膜基界面结合和固体润滑效果．纳米压痕结果，GT35，40CrNiMo和TiN的纳米硬度／弹性模量的典型值分别约为11．5GPa／330GPa，6．0GPa／210GPa，30GPa／450GPa．纳米划痕结果，GT35有较理想的膜基结合能力；GT35，40CrNiMo，TiN及其有机膜的摩擦系数分别约为0．25，0．45，0．i5，0．i0．同40CrNiMo相比，GT35是较为理想的基体材料．纳米压痕和划痕技术能提供丰富的近表面的弹塑性变形、断裂和摩擦等的信息，是评价亚微米薄膜力学性能的有效手段．     

糊涂虫

糊涂虫一官断事不明，百姓怨恨，名之为糊涂虫，并作诗以诮之曰：＂黑漆皮灯笼，半天萤火虫．粉墙画白虎，青纸写乌龙．茄子敲泥磬，冬瓜撞木钟．天昏与地暗，那管是非公．＂满壁贴起，以彰盛德．太爷看见壁上招贴，传仆役责之曰：＇叫边出示要拿糊涂虫；你们因何不拿，致...     

糊涂虫

糊涂虫一官断事不明，百姓怨恨，名之为糊涂虫，并作诗以诮之曰：＂黑漆皮灯笼，半天萤火虫．粉墙画白虎，青纸写乌龙．茄子敲泥磬，冬瓜撞木钟．天昏与地暗，那管是非公．＂满壁贴起，以彰盛德．太爷看见壁上招贴，传仆役责之曰：＇叫边出示要拿糊涂虫；你们因何不拿，致...     

纤维取向对C／C复合材料滑动摩擦磨损特性的影响

采用M-2000型摩擦磨损试验机研究了干摩擦条件下纤维取向对C／C复合材料与40Cr钢摩擦副摩擦磨损特性的影响．结果表明：随着载荷增加，纤维轴向与滑动方向一致（X方向）时的摩擦系数较垂直滑动方向／摩擦表面（Y／Z方向）时的变化幅度低，X方向试样基体炭的磨屑损耗快，磨损较大；Y／Z方向试样基体炭的磨屑移动能力低，易堆积成膜，但在高载荷下纤维易被剪切．对于全光滑层热解炭材料，随着载荷增加，其X方向的磨损体积损失在0．4266～0．997mm^3之间，Y方向的磨损体积损失在0．448～1．020mm^3之间，而Z方向的磨损体积损失在0．349～1．420mm^3之间；对于全树脂炭材料，X方向的磨损体积损失随载荷增加在0．429～1．134mm^3之M波动，而Y方向的磨损体积损失在0．237～0．981mm^3之间变化．     

掺杂不同钛含量氮化锆薄膜的制备

采用非平衡磁控溅射技术制备含不同钛含量的氮化锆（Zr-Ti—N）复合薄膜材料，并研究薄膜基本特性及其摩擦磨损性能．结果表明：随着Ti含量增加，Zr—Ti—N薄膜硬度有所提高；在Ti含量为18．7at．％时，薄膜的硬度达到最大值2483HK0.025；当添加16．5at．％Ti时，硬度值略有降低，但临界载荷最高，耐磨性最佳．     

胶原对生物组织的增强作用

胶原纤维对生物组织起一种拉伸增强作用．它们的功能可用三种组织的性质来说明：腱、关节软骨和椎间盘．腱在人体的关节周围将肌肉与骨连接在一起．关节软骨覆盖在大部分关节骨的端部表面，椎间盘则连接着脊椎骨使得它成为一种柔性结构．增强度β由组织中胶原的体积分量所定义和确定．增强效应系数η，则依赖于纤维的取向．在键中纤维是波形的．腱的变形的第一步主要是拉直波形纤维以增加η值．其结果是，当应变在低应变值时，应力会迅速增加．当波形纤维被拉直时，η＝１．关节软骨足以支持着外加的压缩是因为它本身具有高的内部膨胀压力．胶原纤维能增强组织则是因为它们的取向使得它们的应变适于这种压力．椎间盘大致是柱状的，它们由内核区和包围内核的环状结构组成．这些环状结构由胶原层组成，每一层内的胶原纤维是平行的，但都与脊椎轴倾斜成一定角度．扭转和弯曲牵伸一些纤维，这种纤维增强了椎间盘．由于不是所有的纤维被牵伸，故所施的压力并不是均匀分布的．于是，扭转和弯曲是潜在的损伤力．椎间盘的压缩使所有的纤维受力．外部压缩会损伤脊椎的骨头而无损于环状结构．     

大转动梁的几何非线性分析讨论

本文借助Ｌａｇｒａｎｇｅ（Ｔ．Ｌ．）法、修正的Ｌａｇｒａｎｇｅ（Ｕ．Ｌ．）法及带有动坐标的迭代法求解梁的几何非线性问题，说明了各自的特点，澄清了若干基本概念，指出动坐标方法实质上就是Ｕ．Ｌ．法，它适合于分析具有大转动梁的问题，并可方便地推广到大转动的板壳问题，同时指出对于几何非线性问题，可以不必区分Ｃａｕｃｈｙ应力和Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ应力。     

汽缸结构上下缸接触的有限元分析

采用有限元软件MSC／NASTRAN计算分析了汽轮机汽缸结构上下缸接触状态的应力分布和变形．分析了汽缸在温度场作用下以及温度场同内压联合作用下的应力分布情况，重点分析上下半缸的螺栓连接面——中分面上的应力和变形情况．建立了气缸三维实体有限元分析模型，并对每根连接螺栓均建立了模拟模型．分析结果表明，同内压引起的应力相比，热应力是缸体中应力的主要成分．当内外壁温差达到100℃时，缸体中最大应力为1230MPa，出现在约束处应力集中部位，缸体绝大部分应力水平在600-700MPa；汽缸外壁温度为250℃时，缸体中最大应力为1080MPa，缸体绝大部分应力水平在100MPa，得出减小汽缸内外壁的温差能有效减小缸体中应力的结论．分析表明，缸体轴向最大伸长量为2．55mm，横向最大变形为2．02mm．Z向最大位移为1．24mm．中分面有分离，但分离程度较小，分离值均在10^—3mm量级上．     

宾汉流体阻力近似解公式精度的优化提高

针对前苏联学求解宾汉流体布金汉方程的阻力近似解公式，其与精确解最大偏差为6．7％，首次通过数学分析和三维优化计算，改变公式中的参数，使偏差大幅度降低．偏差是参数和核心流相对半径r^-O的函数，用极限判定了在r^-O闭区间内的连续性和间断点，为降低偏差提供了依据．绘制了偏差三维变化图，应用切片平面解决了多峰曲面的极值问题．最终优化出的参数使公式的最大偏差为2．6％，比6．7％降低了4．1％，优化后的公式，在管道输送阻力计算中更有实用价值．     

心丧

心丧朱照宣（北京大学力学系，北京１００８７１）知道李灏先生走了，心里一阵淡淡的哀思．收到华中理工大学尹肃秋来信，没有打开，隐隐猜着是李先生不行了．我和尹先生由于《力学与实践》稿件的事，有过信件来往．好多日子前蒙他关注，告诉我李先生病况．果然，这次信上...