Conformable分数阶单机无穷大电力系统分岔与混沌研究

基于Conformable分数阶微分定义和Adomian分解算法,设计了Conformable分数阶非线性系统半解析解算法和Lyapunov指数谱算法.采用Lyapunov指数谱、分岔图和吸引子相图分析了Conformable分数阶单机无穷大电力系统中的分岔与混沌现象,揭示了系统状态随参数和微分阶数变化时的规律以及系统走向混沌的道路.Matlab仿真数值模拟结果表明:Conformable分数阶单机无穷大电力系统的动力学特征丰富,系统产生混沌的最小阶数为0.41,系统初值的改变直接影响系统状态,并发现了多涡卷混沌吸引子和共存吸引子,功角失稳是产生多涡卷吸引子的根本原因.研究结果表明了求解算法的有效性与Conformable分数阶单机无穷大电力系统动力学特性的丰富性.     

同心球间旋转流动类Lorenz方程组的分歧问题

本文对同心球间旋转流动的Navier-Stokes方程谱展开后进行三模态截断,研究了所得到的类Lorenz型方程组的分歧问题.推导了同心球间旋转流动的Navier-Stokes方程的流函数-涡度形式,给出了静态奇异点的条件,并计算出解分支.     

飞行器尾涡对的不稳定性建模

为了确定飞行器尾流的保持距离和诱导失稳运动性质,首先在一阶近似Biot-Savart定律的基础上,推导了任意多个涡对的诱导运动模型,进而利用线性组合方法得到涡系诱导运动的对称以及反对称模态,并结合模态矩阵特征值的性质描述对称分布涡系的稳定性.因为尾涡结构的不稳定性依赖于相应的模态矩阵特征值的取值,所以在利用对称分布的二涡对的模态验证所推导的模态矩阵理论的正确性的基础上,进一步给出了三涡对的模态矩阵对应的失稳模态.理论推导和特征值的计算显示随着涡丝数量的不断增加,三涡系的不稳定性增强,并且涡系对扰动的放大作用增强.     

凹腔稳燃超声速燃烧火焰闪回不稳定性的数值研究北大核心CSCD

针对等直截面超燃冲压发动机燃烧室中火焰闪回低频燃烧振荡现象,采用延迟分离涡模拟(DDES)的混合RANS/LES方法结合PaSR湍流燃烧模型进行了三维模拟研究.计算得到了完整的燃烧振荡周期,与实验中的低频燃烧振荡现象较为一致.低频燃烧振荡周期可分为凹腔火焰稳定、火焰回传、火焰吹熄3个阶段.通过分析低频燃烧振荡周期中不同阶段的燃烧流动状态,给出了可能的低频燃烧振荡的形成机制.研究结果表明,在整个低频燃烧振荡周期中燃烧室内没有发生热壅塞,燃烧室提供的背压和燃烧释热是燃烧室内形成低频燃烧振荡的关键.     

海洋立管双模态动力学分岔分析

为研究剪切流作用下顶张力立管的涡激振动响应规律,将立管简化为Euler-Bernoulli梁模型,用van der Pol尾流振子描述流体的作用,建立了立管涡激振动的非线性动力学模型.基于二阶Galerkin模态离散所得常微分方程组,采用谐波平衡法、Poincaré映射方法和Lyapunov指数法分析系统响应特点.研究结果表明:随着流速的增加,系统响应在周期运动和概周期运动间多次转换,其中周期解区域对应系统的涡激共振区;谐波平衡法结果能够较准确地预测涡激共振区周期解的振幅和频率,以及非涡激共振区概周期解的主要频率成分.     

两同心球间旋转流动类Lorenz方程组的静态分歧

对同心球间旋转流动的N av ier-S tokes方程谱展开后进行三模态截断,讨论了所得到的类Lorenz型方程组的分歧问题.给出了静态奇异点的条件,并计算出解分支.首先,简要介绍了Lorenz方程组以及用Lorenz截断法讨论非线性问题的意义,其次,推导同心球间旋转流动N av ier-S tokes方程的流函数-涡度形式,最后,讨论同心球间旋转流动的类Lorenz型方程组的分歧问题.     

旋转输液管动力稳定性理论分析北大核心CSCD

基于Lagrange原理和假设模态法建立了旋转输液管的动力学模型.通过降阶升维的方法求解系统的特征值问题,并分析了旋转输液管自由振动特性.得到了不同端部集中质量和转速下,系统特征值随流速升高的演变轨迹.揭示了临界流速随系统参数的变化规律.研究发现,内部流体的流动对旋转输液管动力学特性存在显著影响.在某些参数组合下,系统低阶模态能够形成不同形式的内共振关系.预示了旋转输液管模型蕴含丰富的动力学现象.     

飞机设备舱门开启空腔流动效应下舵面振动响应分析方法研究

飞机设备舱门打开时会出现明显的空腔流动现象,附近流场发生剧烈振荡,可使舱体附近的舵面表面气动载荷出现强烈脉动,激发舵面结构模态产生剧烈振动。利用ANSYS CFX平台,通过二次开发程序实现了对上述现象进行CFD/CSD耦合计算分析,并研究了在不同来流条件下舵面结构响应的变化规律。     

周期扰动下卫星运动系统的动力学性质

本文运用Melnikov方法对平面卫星运动系统在周期扰动下所表现出来的动力学性质进行了探讨.首先运用次谐Melnikov方法给出了卫星轨道在周期扰动下存在次谐周期轨道的条件,并进一步运用同宿.Melnikov方法证实了该系统存在Smale马蹄意义下的混沌性质.     

二维气体动力学中压差方程的特征分解和简单波

利用直接的方法讨论了在自相似平面上气体动力学中二维压差方程的特征分解理论,得到了压强P和特征值A±的特征分解.进一步地,若流动来自常状态,还可得到速度（u,v）的特征分解.由此,可以得到与常状态流动相邻的流动是简单波,并说明了简单波的流动区域是被一族直线所覆盖,且沿着每条直线, （P,u,v）为常数.     

复模态正交性理论的异常现象及对策分析

利用复模态正交性理论的数值实验发现并提出了标号现象.首先根据复模态理论在两种状态空间格式下,对不同振动系统的状态向量解耦功能进行分析,其次提出了对称及非对称重频系统的状态向量正交性的相关结论并进行了数值验证;继而发现并提出了标号现象,并指出了克服标号现象的方法;最后以工程应用中的一个常见的灵敏度分析问题为例,用数值算例的结果说明了忽略标号现象可能存在的风险.     

广义Burgers流体中电渗流动的精确解

就微型平行板间的非Newton流体,给出了其随时间周期电渗流动的精确解.在数学公式化中,利用了广义Burgers流体的构成方程.按Fourier变换方法求解了所得到的问题.最后,用图形画出并讨论了所关注参数的不同变化.     

等速上仰翼型流动结构的实验研究

本文用流动显示方法细致地观察了等速上仰翼型的非定常流动现象,通过多种布置产生氢气泡鉑丝的方法,清楚地显示出了等速上仰翼型的流动结构。研究了前缘涡、剪切涡和尾部流动结构随着时间的演变及它们之间的相互作用。还研究了转速对流动结构的影响:在不同的转速变化范围内,会出现不同的流动结构。并结合旋涡动力学理论,探讨了翼型上仰过程中高升力产生的原因和动态失速机理。     

带有涡动的裂纹转子故障特征研究

分析了裂纹轴转子系统在考虑涡动时的非线性动力学行为,并与忽略涡动时的裂纹轴进行了对比,发现二者在周期分岔特性、振幅特性、轴心轨迹和庞卡莱图等方面均存在明显差异。从而可以看出在考虑非线性涡动时,裂纹轴会出现复杂的动力学行为。所得结论对于早期发现和诊断裂纹故障有一定参考价值。     

自适应网络上的SIV模型动力学

建立了自适应网络上的SIV （susceptible-infected-vaccinated）模型.在该模型中,接种的个体由于疫苗的不完全有效而会被感染.假设只有易感态个体采用重连机制进行自我保护,这一机制使得网络拓扑结构和疾病传播共同演化.通过平均场近似并求解方程,发现了丰富的动力学现象,如双稳态和周期振荡.网络的演化也趋于单峰度分布和负相关性.     

两个旋转球之间粘性不可压缩流动的Lorenz系统

两个不同角速度旋转球之间粘性流动问题是地球外部大气流动的简化模型.通过引入球Bessel函数的有理表达式,得到Stokes算子特征值与特征函数的有理表达形式.利用Stokes算子特征函数作为基函数系,对两个旋转球间流动问题进行谱Galerkin逼近.由三模态的Glerkin逼近方程得到—个类Lorenz系统,我们对此系统进行分歧问题和吸引子的讨论,从而得到原问题的稳定性判定.     

种内竞争时滞对植被周期振荡模式的影响研究

考虑到干旱、半干旱地区的幼年植被与成年植被之间存在竞争水资源的现象,该文构建一个具有种内竞争时滞的植被-土壤水动力学模型。分析出系统存在植被灭绝平衡点和植被生存平衡点,并给出了平衡点局部稳定的条件,分别给出非空间系统和空间系统产生Hopf分支周期解的条件。通过数值模拟展示出两种系统对应的植被随时间演化做周期振荡模式,并通过参数敏感性分析发现降雨量和植被的增长率对这种模式的产生和模式的振幅、周期有显著影响,但蒸发量的影响效果最不显著,表明降雨量和植被本身的特征对干旱、半干旱地区植被的演化发展产生了深刻的影响。同时发现空间扩散的引入会抑制这种模式的发生,但对振幅和周期没有任何影响。所获得的结果解释了自然界中广泛观察到的植被周期振荡现象,为植被系统的可持续发展提供了理论支撑。     

气-液横向流动下悬臂柱体结构涡激振动机理研究北大核心CSCD

针对潜艇侦查望远镜举升水面时产生的涡激振动现象,该文建立了悬臂柱体结构受气-液两种不同横向流作用下的涡激振动理论模型.研究了两种流体不同的分布比和密度比对柱体结构涡激振动行为的影响规律.基于Galerkin法和Runge-Kutta法,得到了柱体结构涡激振动响应的数值结果.研究表明,柱体结构的涡激振动锁频区随着流体分布比的增大而增大,自由端最大幅值随着流体分布比的增大先增大后减小.当分布比为0.5附近时,振幅出现极大值,该极大值随着流体密度比的减小呈现明显的增大趋势.此外,柱体的动力学行为随着流体分布比的变化呈现出周期和多周期等振动模式.该研究可为潜艇侦查望远镜结构的设计与分析提供理论指导意义.     

高阶球形涡的一般性质及三阶球形涡的混沌现象

讨论了ｎ阶球形涡的一般性质，找到了一族分布在同心球面上的周期轨道的代数表达式，讨论了不动点的分布和流动的对称性。对叠加的三阶球形涡进行了数值计算，结果表明：在Ｐｏｉｎｃａｒｅ截面上，伴随着岛形规则区，出现了不同程度的浑沌（Ｌａｇｒａｎｇｅ湍流）区，观察到了并分析了规则区和浑沌区随特征参数的变化而出现的一些有趣的现象。     

气泡间距对受污染球形气泡界面性质和尾流的影响

为了理解气泡间相互作用对受污染气泡水动力学特性的影响,基于改进的停滞帽模型,以表面活性剂作为污染介质,详细研究了不同气泡间距下气泡的界面参数、周围流场和尾涡特性.通过求解气泡界面与流域间的吸附和解析方程,考虑局部流动以及Marangoni效应的影响,形成稳定的污染界面.借助Langmuir方程将界面切应力与界面表面活性剂浓度相关联,实现气泡界面切应力的求解.研究发现,改变两气泡的间距,不会显著影响气泡1的界面参数,而对气泡2的界面参数影响巨大.气泡1尾涡向气泡2上游界面的逼近是气泡2界面参数改变的主要原因,该尾涡对气泡2界面上表面活性剂分布的影响与对流作用相反,其可以把流向气泡2尾部的表面活性剂拖回气泡上游界面,从而影响气泡2的界面参数分布,并出现了低影响与高影响阶段.而且气泡1的尾涡长度和涡中心垂直位置的值受气泡2上游界面浓度和气泡间距的共同影响,气泡2各尾涡参数值随上游界面浓度的增加而减小直至为零.