半球旋转适应过程的数值试验

为了验证文献[1]和[2]中提出的全球面大气的旋转适应过程理论,本文将先考虑半球问题时的情况,并作了大量数值试验.结果和理论分析完全相符:当半球上只有一个位涡度中心时,流场趋向于带状纬圈环流;若有二个或多个中心存在时,所有位涡度中心都始终存在,流场不趋向于带状纬圈环流.数值试验还给出低指数环流向高指数环流转变时期流场结构的一般特点,并给出旋转适应过程的特征时间依赖于扰动的尺度,一般为四天至半个月左右.     

地形对正压大气Rossby波非线性相互作用的影响

本文采用弱非线性近似，推导出地形和Ｅｋｍａｎ摩擦共同作用下连续谱正压Ｒｏｓｓｂｙ波的非线性时空演化方程．根据这组方程，我们研究了窄角谱Ｒｏｓｓｂｙ波包的波波相互作用问题，当一个大振幅Ｒｏｓｓｂｙ波包通过大气传播时，如果它的振幅超过某个阈值，非线性相互作用会使一个尺度比它大的Ｒｏｓｓｂｙ波包和一个尺度比它小的Ｒｏｓｓｂｙ波包的振幅随时间指数增长，这两个次级波的本征频率会发生改变，Ｅｋｍａｎ摩擦、频率不匹配、地形坡度以及波包的空间演变共同决定了主波振幅的阈值及次级波本征频率的改变量．     

大气中颮线形成的非线性过程与KDV方程

本文从两层f平面的原始方程出发,在基本气流存在切变的情况下,得到了描写孤重力内波的KDV方程.文中指出大气低空急流上出现的飑线,是这种孤重力内波非线性演变所形成.在一定的基本气流分布情况下,计算了稳定孤波的相互作用和不稳定孤波发展,所得结果与大气低空急流上观测到事实是相当一致的.这样,飑线形成的非线性过程,低空急流中非地转现象和暴雨的发生诸方面,都能得到了内在的统一解释.     

扁球旋转大气阻力对人造卫星运动的影响

描述了在地球扁率和大气阻力联合作用的人造卫星运动。导出了系统的哈密顿运动方程，其中包括括直到J4的重力热带调和函数的阻力加速度。大气模型采用带扁椭球旋转模型，随着离地距离的增加，大气旋转滞后于地球旋转，首先，借助两次正则变换，接连消去短期项和长期项求得无阻力问题的解，然后再定义一个算子，并利用无阻力问题中带“两撇形式的变量”，给出求解阻力速度的公式。     

L旋转向量场中奇点的运动

本文引入Ｌ旋转向量场的定义，给出奇点随参数移动的Ｌ旋转向量场中奇点移动的条件     

波流非线性相互作用对流场和载荷的影响

提出Stokes波与指数剖面流相互作用的五阶分析理论,所得质点速度与现有实验结果进行了比较,分析了线性叠加方法和近似理论引起的误差。结果表明,波流共存时的流场由纯波、纯流和相互作用项组成,流不仅直接改变了流场,而且通过改变波参数间接影响流场。指数剖面流能合理描述实际情况中的剪切流,由分析理论得到的波流场与实验值符合得很好。线性叠加方法能引起超过40％的结构物极限载荷误差。当取表观周期波、同时对流进行Wheeler伸展,近似理论误差最小。     

大气潮汐运动对大气电性能的影响

本文详细考察了大气潮汐振荡所产生的大气电学扰动。从而说明了中性大气状况对大气电性能的耦合影响。结果表明,大气潮汐振荡产生的大气密度波动所导致的大气电离率的波动,在35kin以下不到1％,而40km以上则有4％左右的相对起伏,大气潮汐能导致大气导电率幅度比电离率起伏更小的相对起伏,只有45km以上的相对改变量才超过1％,且其符号与电离率相反,潮汐发电机区所产生的电离层电位的周日变化能够造成中、低层大气晴天垂直电场有百分之几的相对变化,大气潮汐振荡所引起的导电率和电场的波动,连同潮汐风场所造成的对流电场一道能产生出最大幅度达百分之几到百分之几十的大气垂直电流的相对起伏,本文所述的公式和分析方法,原则上也可用于计算其他原因所造成的中性大气状况的变动所产生的大气电性能变动。     

$n$阶旋转对称非线性系统的结构和性质

本文研究动力系统的线性群作用,该群的李代数与系统的向量场作用,以及两者间的关系。并将其结果应用于n阶旋转群,给出了n阶旋转对称非线性系统的一般结构表达式。     

非线性粘性柱的稳定性和混沌运动

研究了受轴向周期力作用的各向同性简支柱的动力学稳定性。假定粘弹性材料满足Ｌｅａｄｅｒｍａｎ非线性本构关系。导出运动方程为非线性微分－积分方程,并利用Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法简化为非线性微分－积分方程。应用平均法进行了稳定性分析,并用数值结果进行验证。数值结果还表明系统可能存在混沌运动。     

非线性粘弹性柱的稳定性和混沌运动

研究了受轴向周期力作用的各向同性简支柱的动力学稳定性。假定粘弹性材料满足Lea-derman非线性本构关系。导出运动方程为非线性偏微分-积分方程,并利用Galerkin方法简化为非线性微分-积分方程。应用平均法进行了稳定性分析,并用数值结果进行验证。数值结果还表明系统可能存在混沌运动。     

大尺度大气运动的阶段性

大气运动中重力波与长波共存,由于这两种波频散速度在时间上相差一个量级,所以大气过程显出阶段性.当长波频散后大气中再无扰动,运动便趋向常态,因此大气运动便出现了三个时间尺度,形成三个运动阶段.本文采用多时间尺度方法,得到了三个阶段的运动性质,提出大气运动的双适应现象:第一阶段重力波频散结果,产生了地转适应,第二阶段长波频散结果产生了位涡适应。位涡适应过程是非线性过程,利用数学分析方法和数值计算方法证明了位涡适应过程存在,并指出它包括了地转平衡,地转适应是位涡适应的初级阶段。     

二阶旋转对称非线性系统的结构和性质的研究

一、引言对称性是自然界里广泛存在的.在数学、物理、力学等学科中它已是一个经常被用到的概念.A.van der schaft 在文[2]中把对称性引人了动力学系统.在此基础上,J.W.Grizzle 和 S.I.Marcus 又把它推广到非线性控制系统,并给出了非线性系统的四种对称性定义:对称、状态空间对称、无穷小对称和无穷小状态空间对称.这些定义与 M.Hazewinkel 和 C.Martin 在文[3]中提出的线性系统的对称性定义是一致的,其本质都是系统在群作用下保持某种状态变换的不变性.     

旋转流体中圆球沿旋转轴运动产生的扰动

本文用线化理论分析了整体旋转的理想流体中有一个圆球沿旋转轴作匀速运动时流体的扰动,基于旋轴对称流动的假设导出了决定运动稳定性的扰动压力方程和扰动流函数方程.用简正模法分析了扰动流函数方程,得出了非平凡中性扰动的波数与波速必须满足的约束条件,并求出了扰动的精确表达式.文中得出结论,中性扰动共有三种可能的形式.     

在不均匀旋转大气中瞬时圆形轨道的人造卫星的寿命

本文用能量观点研究了人造卫星在不均匀旋转大气的阻力作用下的寿命.根据流体动力学,大气旋转角速度随高度而减小.大气密度按指数形式而减少.文中推出了卫星在上述旋转大气模型中瞬时圆形轨道上的寿命表达式,并对具体卫星的寿命做了数值估计.结果表明:在本文中所计算出的卫星寿命比前人将大气旋转同地球自转角速度一样的模型所算出的寿命要短些.     

非线性随机微分方程终值问题的适应解和连续依赖性

本文讨论了一般形式非线性随机微分方程的终值问题$x(t)+\int_t^Tf(s,x(s),y(s))\mbox{d}s+\int_t^Tg(s,x(s),y(s))\mbox{d}W(s)=\xi,\qq 0\leq t\leq T,$这里$W$为$d$\,-维标准Wiener过程\bd 证明了在某种弱于Lipschitz条件下方程存在唯一适应解, 并给出了解的估计和非线性随机微分方程的解关于终值的连续依赖性     

无限圆柱体旋转运动时的热应力

研究旋转对确定边界条件下无限圆柱体的影响.当热荷载沿径向作用时,给出了旋转圆柱体中热应力、位移和温度的分析过程.当无限弹性圆柱体部分弯曲界面有常温作用,而其余界面维持零温度时,讨论其热动应力的分布.圆柱体表面绝缘材料熔化时出现这种情况.得到了应力分量、位移分量和温度的解和数值结果.提出的半解析法所得到的结果,与早期采用方法所得到的结果比较,发现两者显示出很好的一致性.     

大气运动基本方程组的稳定性分析

以分层理论提供的基本方法分析大气运动基本方程组的拓扑学特征;证明局地直角坐标系中的大气运动基本方程组在无穷可微函数类中是稳定方程;给出局部解意义下使方程组典型定解问题适定的充要条件;讨论大气动力学中有关“以过去推测未来”以及当涉及应用问题时如何修改定解条件和下垫面的选择等问题;指出在通常假设下,基本方程组中的3个运动方程和连续方程完全决定了这个方程组的性质．     

微机绘图中图象的平移和旋转

绘制曲线图象是微型电子计算机在数学教学中的一项童要应用.本文以APPLE-Ⅱ型机的高分辨度绘图(HGR)为例,根据坐标变换的原理,探讨如何用BASIC程序在微机的屏幕上实现平面曲线的平移,旋转及它们的复合     

大气运动基本方程组的解析解

在已知大气运动基本方程于光滑函数类中具有最好的稳定性前提下,讨论了它的局部解的解空间构造．根据它的解空间构造,分析了这个方程具有代表性和应用性的第三初值问题,在解析函数类中给出了适定的第三初值问题的解析解的计算方法以及具体的关系表达式,在局部解意义下完整的解决了这一点初值问题的解析解所涉及的理论与计算问题．指出其它类型定解问题都可以仿照文中的计算方法和步骤,求出所需要的稳定的解析解．     

磁场中旋转运动圆环板主共振分岔及混沌研究

研究了磁场中旋转运动圆环板的磁弹性主共振及分岔、混沌问题.通过Hamilton(哈密顿)原理推得磁场中旋转运动圆环板的横向振动方程,并采用Bessel(贝塞尔)函数作为振型函数进行Galerkin(伽辽金)积分,得到磁场中旋转运动圆环板的无量纲非线性振动常微分方程.利用多尺度法展开,得到静态分岔方程、对应的转迁集与分岔图,以及物理参数作为分岔控制参数时的分岔图.利用Mel’nikov(梅利尼科夫)方法,对系统混沌特性进行研究,得到外边夹支内边自由边界条件下异宿轨破裂的条件;通过数值计算,得到外激振力幅值作为分岔控制参数时系统的分岔图与指定参数条件下系统响应图.结果表明,磁场扼制多值现象的产生;激振频率、转速、磁感应强度越小,激振力幅值越大,系统的异宿轨越容易发生破裂,从而引发混沌或概周期运动.