张量方程在三维粘性绕流计算中的应用

本文采用张量形式的粘性激波层方程,用空间推进的数值方法计算了球锥、椭球锥有攻角高超音速绕流问题,并计算了组合椭球锥的粘性绕流,从而说明了本文的方法可推广应用于一般外型飞行器的小攻角绕流计算问题。文中考虑了在高超音速流动条件下空气的非平衡化学反应,认为化学反应的速率是有限的     

由频率方程分析圆柱壳中的波动

根据圆柱薄壳振动的微分方程,导出波传播的频率方程．通过对频率方程的空间分解分析,解得圆柱壳中波传播的几种弥散关系,从而确定了圆柱壳中轴向波动与周向波动的几种型式及其传播速度．     

紧致插值曲线方法在流向强迫振荡圆柱绕流中的应用

利用紧致插值曲线(constrained interpolation profile method in Zhejiang University, CIP-ZJU) 数学模型, 对低科勒冈-卡朋特(Keulegan–Carpenter) 数KC 静止流体中振荡圆柱以及雷诺数Re = 200 时流向强迫振荡圆柱绕流进行了数值模拟. 模型在直角坐标系统下建立, 采用紧致插值曲线方法作为流场的基本求解器离散了纳维-斯托克斯方程, 基于多相流的理论实现流固耦合同步求解, 利用浸入边界方法处理固体边界. 模拟结果与现有文献结果进行比较, 二者吻合情况较好, 验证了此方法对于计算复杂流动问题的可靠性.      

Lattice-Boltzmann方法在求解钝体绕流非定常尾迹中的应用

应用Lattice- Boltzmann方法计算了水平通道内方柱绕流,分析了不同时刻方柱后尾迹的旋涡结构和发展过程,得到了合理的结果;并进一步对Re=100时的圆柱绕流进行了计算,计算得到的升力系数、脱落频率、圆柱表面的压力系数的分布与他人的计算比较吻合。     

奇异积分方程在裂纹体弹性波散射问题中的应用

结合２０多年来国内外的研究成果，评述奇异积分方程在裂纹体弹性波散射问题中的应用，特别是在界面裂纹散射问题中的应用．讨论如何将裂纹散射问题归结为奇异积分方程、如何用数值法求解这些方程等问题，并指出奇异积分方程法与其他积分方程法的关系．最后展望了奇异积分方程在裂纹体散射问题中可能的应用前景     

真实虚拟流方法在多介质可压缩流动模拟中的应用

为了克服原始虚拟流方法(ghost fluid method,GFM)在处理激波与大密度比流体-流体（气-水）界面相互作用时遇到的困难,采用真实虚拟流法(real ghost fluid method,RGFM)处理流体界面附近的虚拟点,结合HLLC(Harten-Lax-Van Leer with contact discontinuities)格式求解Euler方程,采用五阶WENO(weighted essentially nonoscillatory)格式求解level set输运方程。通过一维和二维算例的物质界面捕捉研究,证明RGFM在处理小密度比界面问题时优于GFM,同时RGFM还可用于求解激波与大密度比物质界面相互作用问题。计算表明,将RGFM引入到本文算法中,可精确捕捉到激波与界面（气-气、气-水界面）相互作用的变化细节,包括大密度比界面的剧烈变形和破碎,并具有较高的计算分辨率。     

CE/SE方法在内弹道瞬态两相流中的应用

根据CE/SE方法思想,构造在变换坐标系下内弹道两相流动数值计算的 格式. 采用此格式研究了膛内瞬态二维两相流动点火过程. 数值计算结果反映实际 规律并和试验结果符合. 结果表明,对中心点火方式,在点传火过程初期,膛内压力在 径向和轴向上存在较大的压力梯度,当火药全部着火后,药室内压力在径向上逐渐趋于 一致. 这表明CE/SE方法能够完全模拟瞬态二维两相流动的情况.     

DCD格式在破碎发射药床两相流内弹道计算中的应用

利用DCD(dispersion controlled dissipative scheme)格式,提出了一种研究发射装药发射安全性问题的两相流内弹道计算方法。将内弹道气固两相流动力学方程组中与压力有关的项进行变形,实现了用同一种格式对气相和固相统一处理,而无须分别对待,采用DCD格式无须数值粘性和人工滤波,提高了计算精度。实例计算了某榴弹内弹道两相流动力学,计算结果与实验结果吻合较好。把破碎发射药床视为混合装药结构,用DCD格式计算了发射药床不同破碎程度对发射安全性的影响。计算结果表现出了通常计算方法难以反映的破碎发射药床内弹道压力极为剧烈的变化过程和极高的危险膛压。 更多还原     

变可信度模型管理优化设计方法在气动外形设计中的应用

在信赖域最优化方法的基础上,将梯度搜索方法与近似模型管理结构相结合,结合N-S方程与Euler方程,建立了一种用于气动外形设计的梯度AMF优化设计方法.该方法在气动优化中,通过对采用不同的流体控制方程的计算结果进行组织和管理,从而可以在优化迭代过程中将主要搜索过程集中在低可信度模型的计算上,并利用高可信度模型监控优化过程,使得最终的优化解收敛到高可信度模型上.本文采用梯度AMF气动优化设计方法进行翼型设计,取得了良好的设计效果,实际结果表明本文提出的方法具有可行性和适用性.     

分析和综合方法在理论力学中的应用

剖析了分析和综合方法在理论力学学科体系的建立及研究方法中的应用,理解这些应用,对于提高教学和学习效果大有裨益．     

时间尺度函数法求解无阻尼达芬方程

提出了求解无阻尼达芬方程自由振动的新方法—时间尺度函数法。基于高斯-切比雪夫求积公式得到了达芬方程自由振动频率的精确解,消除了后续求解过程中振动频率未知的问题。将自由振动解表述为关于时间尺度函数的简谐函数,代入相轨迹方程导出了时间尺度微分方程,改变了达芬方程的求解途径。应用分离变量法和幂级数展开进行分析,发现达芬方程的时间尺度函数应当包含时间的线性项和周期函数项,进而提出了恰当的时间尺度函数表达式。通过引入求解条件确定了待定系数,得到了无阻尼达芬方程自由振动新解,并证明了该解在平衡点和极限位移点上没有误差。由于没有引入任何与弱非线性相关的近似假设,本方法在强非线性条件下具有高精度,当α=1、ε=100、A=10000时,自由振动位移的最大相对误差仅为0.011%左右。     

圆柱尾流雷诺应力与平均运动变形率的空间弛豫效应

针对圆柱尾流中沿流向存在的Karman涡街周期性涡旋结构,对湍流雷诺应力与平均运动变形率之间的空间弛豫效应进行了实验研究.在回流式水槽中,放入不同直径的圆柱模型,获得不同雷诺数下的圆柱尾流,利用二维高时间分辨率粒子图像测速(TRPIV)技术测量圆柱尾流二维瞬时速度空间分布图像的时间序列.经过数字图像处理,获得二维雷诺应...     

方柱尾流流态对床面冲淤形态的影响

应用平面二维悬沙数学模型对方柱尾流区的泥沙输运及床面调整进行了数值模拟，并对重要物理参数做了分析说明。数值计算采用时间分裂一全隐式有限差分格式，流场的计算基于沿水深平均的RANS方程。通过系统的数值模拟，揭示了不同来流情况下，方柱尾流区的流态变化，及与之相应的床面变化规律，并对不同流态下的泥沙运动作了分析。计算结果表明在方柱尾流区，不同的流场流态对尾流区的床面调整有明显影响。流场较弱的情况下，尾流区中湍动强度相应较弱，此时悬浮泥沙由于流速减小而普遍落淤，床面应力的减小也致使床面冲刷量减小。随着流场强度的逐渐增大，尾流区中湍动强度相应增强，床面应力增大，同时湍流的强烈交换作用增强了对泥沙的输运作用，床面变化不再是简单的淤积状态，部分区域出现了冲刷。     

爆破震动信号的小波分析与HHT变换

以实测的爆破震动信号为例,分别应用小波分析和HHT(Hilbert-Huang Transform)变换从不同方面进行对比分析,讨论了爆破震动信号的特征提取和时频分布。结果表明：小波分析和HHT变换都是处理非平稳信号的两种好方法,都能很好地提取信号的主要特征信息和进行滤波、消噪。然而,小波分析存在选择小波基的困难,而HHT变换不需要预先选择基函数,其EMD（empirical mode decomposition）得到的IMF(intrinsic mode function)能反映原始信号的固有特性,通常具有实际物理意义;小波谱的能量在频率范围内分布较宽,而Hilbert能量谱能清晰地表明能量随时频的具体分布,大部分能量都集中在有限的能量谱线上;小波分析中时间、频率分辨率受Heisenberg测不准原理的限制,而HHT变换中时间分辨率不变且精度很高,其频率分辨率则可随信号内在的特性进行自适应调节。分析表明：HHT变换在分析非平稳信号时较小波分析更具适应性,在岩石中波的传播、衰减规律、结构动态响应特征和爆破震动破坏等研究中有着广阔的应用前景。     

圆柱绕流电磁控制影响因素的实验研究

实验与数值模拟表明,利用电介质溶液中圆柱体侧表面附近分布的电磁场产生电磁力可有效改变圆柱流体边界层,控制圆柱绕流.本文对圆柱绕流电磁控制过程中的主要影响因素进行了实验研究,电磁包覆在圆柱表面后部时,其控制效果与全部包覆相当,而包覆在其它位置时,消涡效果较差;电磁极板窄的圆柱绕流控制效果较极板宽的消涡与减阻效果好.另外,电磁作用参数N愈大,消涡减阻的效果愈好.     

A study of the static and global bifurcations for Duffing equation

Ａｓｉｓｋｎｏｗｎｔｏｕｓ,Ｄｕｆｆｉｎｇｅｑｕａｔｉｏｎｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｎｏｎｌｉｎｅａｒｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｂｅｉｎｇｏｆｐｌｅｎｔｉｆｕｌｄｙｎａｍｉｃａｌｂｅｈａｖｉｏｒｓ,ｗｈｉｃｈａｒｅｔｈｅｉｎｔｅｒｅｓｔｉｎｇｓｕｂｊｅｃｔｕｐｔｏｎｏｗｉｎｔｈｅｗｏｒｌｄ［１～３］．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ,ｂｏｔｈｔｈｅｓｔａｔｉｃａｎｄｔｈｅｇｌｏｂａｌｂｉｆｕｒｃａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｆｏｒｃｅｄＤｕｆｆｉｎｇｅｑｕａｔｉｏｎｈａｖｅｂｅｅｎｅｘｐｌｏｒｅｄ…     

Interaction of a Supersonic Turbulent Wake with Acoustic Disturbances

The effect of an external acoustic field on disturbances in a supersonic turbulent wake is investigated experimentally.     

动脉中非平稳流动壁面剪切力及其Hilbert-Huang变换

本文通过数值方法求解均匀动脉中的非平稳脉动流,给出了通过测量非平稳脉动血流量确定壁面切应力的方法.作为算例,采用实测的大鼠颈总动脉流量信号,求出了均匀动脉壁面切应力波形.进一步对求得的切应力波形进行经验模态分解(EMD),得到了切应力波形的各内在模态(IMF),以及Hilbert幅值谱.从切应力波形经Hilbert-Huang变换得到的IMF和Hilbert谱图可以明显地看出切应力各频率成分的物理意义.所得结果为进一步深入研究非平稳脉动切应力与血管重建的关系提供了一种方法学基础.     

Wake response of a stationary finite-sized particle in a turbulent channel flow

Here we consider the effect of a finite-sized stationary particle in a channel flow of modest turbulence at _Reτ=178.12${\mathit{Re}}_{\tau }=178.12$. The size of particle is varied such that the particle Reynolds number ranges from about 40 to 450. The location of the particle is chosen to be either in the buffer layer (_yp+=17.81)$(y_{p+}=17.81)$ or at the channel center. Fully resolved direct numerical simulations of the turbulent channel flow around the particles is performed. Here the ambient turbulence intensity relative to the mean velocity seen by the particle is large (I=23.16%)$(I=23.16\%)$ in the buffer region, while it is substantially lower (I=4.09%)$(I=4.09\%)$ at the channel center. We present results on turbulence modulation due to the particle in terms of wake dynamics and vortex shedding.     

A decoupled modal form Duffing equation for an orthotropic laminate in a clamped boundary condition with thermal diffusion

The non-linear thermo-elasticity response of an orthotropic laminate in a clamped boundary condition is analyzed by means of the method of weighted residuals for its behaviors subject to thermal and mechanical loading. The equation of motion for the laminate's deflection is obtained in the form of a decoupled modal form Duffing equation, without Berger's approximation. The thermal field, with both the in-plane and transverse temperature variations, is incorporated in both a steady-state and transient state. The formulation indicates that a transverse thermal field with a temperature rise produces a load onto the laminate, while the in-plane temperature variation affects the system frequency and stability. We demonstrate the numerical results of the modal response of an isotropic laminate for the thermal buckling and vibration.