圆柱形容器中竖直激励表面波的毛细影响

在竖直振动的圆柱形容器中,利用理想流体中两时间尺度奇摄动展开法,研究了包括表面张力影响的自由面单一表面驻波的运动．通过求解势流方程,获得了一个包含三阶非线性项、外激励及表面张力影响的非线性振幅方程．结果表明当驱动频率较低时,表面张力对表面波模式选择不重要;然而,当驱动频率较高时,表面张力的影响是不可忽略的．说明表面张力具有使得自由面返回到平衡位置的作用．另外,由于考虑了表面张力的影响,使得理论结果比无表面张力时更加接近先前的实验结果．     

无穷多海洋表面波共振的Zakharov方程

从基本的波之"能量、动量、作用量"守恒定律出发,遵照普适的"对称性决定相互作用"法则和"Hamilton"结构,运用Hamilton海洋表面波复正则方程、正则变换及其Poisson括号条件,并结合经典的3-4-5-波共振条件,推导出两大类"无穷多海洋表面波相互作用的共振条件";相应地就建立了两大类"无穷多海洋表面波共振的Zakharov方程".以此,就为最具根本性、普遍性的海洋波湍流搭建了一个必备、先行和完备的理论框架.     

沙坝及人工沙坝引起海洋表面波Bragg共振反射的研究进展

在海湾或开阔海岸的天然海滩上经常会发现平行于海岸且间距近似周期变化的沙纹和沙坝地形.当来自外海的表面波在一大片沙纹或沙坝上传播时,一旦满足Bragg(布拉格)条件,即表面波波长约为相邻沙纹沙坝间距的两倍时,则沙纹沙坝地形对入射表面波可形成Bragg共振反射,将其大部分能量反射回外海.受天然沙纹沙坝地形导致的Bragg共振反射现象的启发,科学家们提出建造由一组小型、高度不高、与岸平行且等间距的人工沙坝组成的Bragg潜堤用于抵御风暴波对海岸及近岸设施的冲击.自20世纪80年代初至今的三十多年来,天然沙纹沙坝和Bragg潜堤吸引了很多学者的关注,成为水波研究的一个热点.本文拟对三十多年来有关天然沙纹沙坝与海洋表面波相互作用的物理机制的理论研究和有关Bragg潜堤的应用研究给予一个简要的综述.     

共振长短波方程的孤波解

本文研究了共振长短波方程的孤波解.利用扩展映射法和符号计算,得到许多新的孤波解.这些孤波解能很好地模拟水波,辅助方程用更一般方程代替的扩展映射法能更有效找到这些孤波解.

Abstract：

In this article,soliton solutions of the long-short wave resonance equations are investigated.By the extended mapping method and symbolic computation,many new exact soliton solutions are obtained.These soliton solutions are fascinating in modeling water waves.The extended mapping method,with the auxiliary ordinary equations replaced by more general ones,is more effective to find these soliton solutions.     

双摆内共振分岔分析

应用normal form理论,首先分析了复摆自治系统在1:1内共振临界点附近的Hopf分岔解及其在参数平面上的分岔转迁集的解析表达式,并与数值解进行了比较;然后,应用数值方法,得到了复摆非自治系统通向混沌的过程。     

自由表面与粘性尾迹的相互作用

解析地研究了无限深不可压粘性流体中运动物体产生层流尾迹与自由表面波的相互作用．以定常的Oseen方程模拟受扰流动,对于小振幅自由表面波则采用线性化的运动学和动力学边界条件．在数学描述上,运动物体以Oseen极子模拟,受扰流场分解成表述粘性尾迹的无界奇异Oseen流和描述自由面效应的有界正则Oseen流之和．通过积分变换法,得到自由表面波的精确解．借助Lighthill的两步格式,导出了自由面波高带有附加校正项的渐近解．所得对称解显示了波动的振幅因粘性和潜深的存在而呈指数衰减．     

二端面转轴相对转动非线性动力学系统的主共振与次共振解

本文研究在简谐激励力作用下二端面弹性转轴相对转动的主共振、超谐波共振和亚谐波共振.用平均法研究了系统的主共振,得到了系统的渐进稳态周期解,采用多尺度法求得了系统的3次超谐波共振解和1/3次亚谐波共振解.     

线性Vlasov方程的准确解及对Landau阻尼不稳定性和共振相互作用的讨论

本文得到了线性Vlasov方程的准确解,研究了被积函数奇点的分布和性质并将处理方法与Landau的处理方法作了比较.本文认为,Landau阻尼是严格意义上的位相散开,不稳定解是由成束(bunching)效应引起的,它们都和波-粒子能量交换无关.本文最后指出,线性Vlasov方程保证粒子总动能不变而不能保证系统的总能量守恒,因而不是描述粒子与其自洽场共振相互作用的合适的出发点.     

高维系统周期解的共振分支

本文利用Liapunov－Schmidt方法获得了高维自治系统在共振情况下决定周期解个数的分支函数，并通过计算分支函数的主项，分析分支函数的零点，研究了具两对共轭特征根的四维系统多个周期解的共振分支问题．     

流体诱发水平悬臂输液管的内共振和模态转换(Ⅱ)

基于得到的水平悬臂输液管非线性动力学控制方程,详细研究了由流速最小临界值诱发的3∶1内共振．通过观察内共振调谐参数、主共振调谐参数和外激励幅值的变化,发现在内共振临界流速附近,流速导致系统出现模态转换、鞍结分岔、Hopf分岔、余维2分岔和倍周期分岔等非线性动力学行为,对应的管道系统的周期运动失稳出现跳跃、颤振和更加复杂的动力学行为．通过理论结果与数值模拟比较,表明了理论分析的有效性和正确性．     

约束层阻尼圆柱壳的自由振动

给出了被动约束层阻尼圆柱壳(PCLD)的自由振动特性．波传播法被用来求解两端简支的PCLD圆柱壳的振动,而不是用有限元法、传递矩阵法和Rayleigh-Ritz法．基于Sanders薄壳理论,导出了PCLD正交各向异性圆柱壳的控制方程．数值结果表明当前的方法要比目前其它方法有效．讨论了粘弹性层和约束层的厚度,正交各向异性约束层的弹性模量比率和粘弹性层的复剪切模量对频率参数和损失因子的影响．     

A Hopf Bifurcation in a Generalized Mckean Type of Free Boundary Problem Satisfying the Dirichlet Boundary Condition

In this paper, we consider the free boundary problem satisfying the Dirichlet boundary condition. This problem is derived from the reaction diffusion equations with the generalized McKean reaction dynamics. We shall show a Hopf bifurcation occurs at some critical point τ when the stationary solution (v^⋅ (x), s^⋅) satisfies 1/3 < s^⋅ < 1.     

弹性半空间地基上四边自由矩形板稳态振动的解析解

采用双重Fourier变换,分析得到弹性半空间地基受竖向稳态荷载作用下的积分变换解．与四边自由矩形板的振动解析解相结合,得出弹性半空间地基上四边自由矩形板稳态振动的解析解．还给出算例及参数影响分析．     

圆柱贮箱液体非线性晃动的多维模态分析方法

将Faltinsen等提出的多维模态理论应用到求解圆柱贮箱液体非线性晃动问题中．根据Narimanov-Moiseiev的三阶渐近假设关系,通过选取主导模态以及确定它们的阶次关系,将一般形式的无穷维模态系统降为五维渐近模态系统,即描述自由液面波高的广义坐标之间相互耦合的二阶非线性常微分方程组．通过对这个模态系统的数值积分,得到了与以前的理论分析和实验结果相吻合的非线性现象．研究结果表明,多维模态方法是用来求解液体非线性晃动动力学的一个很好的工具．在我们的下一步工作中,将继续发展这种方法,用来研究更为复杂的晃动问题．     

Free boundary fluid flow in a trough: A numerical approach

This paper examines the slow flow of a viscous liquid in an open rectangular container, one side (the base) of which moves steadily along its own plane, thereby providing the driving force the liquid needs. Unlike the two vertical sides that are rigid and stationary, the top side is left open so that the upper part of the liquid is in contact with air and is being controlled by surface tension and gravity. A numerical procedure for obtaining solutions for the cases when the capillary numbers are small is provided and the curves of the free boundaries obtained here are presented for some flow parameters. The deviation of the shape of the free boundary is observed to be strongly dependent on the aspect ratio of the boundary (i.e., the ratio of the vertical to horizontal spread of the liquid) with its curvature changing sign in the interval [1, 1.5].     

Free convection boundary layers on a vertical surface in a heat-generating porous medium

The natural convection boundary-layer flow on a solid verticalsurface with heat generated within the boundary layer at a rateproportional to (T – T)^p (p 1) is considered. The surfaceis held at the ambient temperature T except near the leadingedge where it is held at a temperature above ambient. The behaviourof the flow as it develops from the leading edge is examinedand is seen to become independent of the initial heat input;however, it does depend strongly on the exponent p. For 1 p 2, the local heating eventually dominates at large distancesand there is a convective flow driven by this mechanism. Forp 4, the local heating does not have a significant effect,the fluid temperature remains relatively small throughout andthe heat transfer dies out through a wall jet flow. For 2 <p < 4, the local heating has a significant effect at relativelysmall distances, with a thermal runaway developing at a finitedistance along the surface.     

k个内点支承圆板的对称弯曲

本文研究在均布载荷作用下,表面上有k个等距离内点支承的弹性圆板的对称弯曲.将自由边界位移和转角展开成Fourier级数,应用文献[6]的方法,使平衡方程和边界条件同时得到精确满足,从而获得了挠曲面方程的解析表达式.这是一种简便、有效的算法.