弹性力学与流体力学基本方程的统一性

本文将流体微元看成固体微元的特殊情况,并结合流体静止时无切应力的性质,首先利用弹性力学的柯西公式得到流体静压强的概念,其次利用弹性力学的平衡微分方程得到流体静力学的欧拉方程。然后通过考虑弹性体与不可压缩流体的共性及差异,利用弹性体动力学的基本方程直接推导出流体动力学中不可压缩黏性流体的N–S方程。本文方法避开了流体力学基本方程的传统推导方法,证明了流体力学与弹性力学的基本方程具有高度的统一性。利用该研究结果可以进一步改善力学课程的教学内容,加深理解力学基本原理,有效提高力学课程教学水平。

     

液压技术中的流体力学

介绍了流体静力学和流体动力学在液压工程技术中的应用,说明了流体力学理论在液压工程中所起到的非常重要的作用. 用流体力学的原理来解释液压技术中出现的问题,而这些问题的解决都离不开流体力学的发展.     

势流中弹性薄板的变形与应力分析

应用弹性薄板的基本理论和流体力学的基本方程,采用相容拉格朗日-欧拉法,深入研究弹性薄板在理想流体横向绕流时的弯曲变形及应力状态.结合接触面处流体与弹性薄板相互作用的运动学方程和动力学方程,建立不间断横向绕流条件下弹性薄板弯曲变形的微分方程.根据边界条件给出挠度函数,采用泰勒展开的方法得到弹性薄板变形与应力的表达式.通过具体算例分析弹性体参数对变形以及应力大小的影响.其分析结果可为流体作用下弹性薄板的强度与刚度设计提供参考.     

Kirchhoff弹性杆分析动力学的准坐标表达

作为DNA的力学模型,依据Kirchhoff动力学比拟思想建立的弹性细杆的分析力学方法已从静力学深入到动力学。由于静力学平衡微分方程与刚体动力学相当,因此,弹性细杆动力学的分析力学方程必是以弧坐标和时间为双自变量的偏微分方程。以横截面的形心速度以及弯扭度和角速度沿主轴的分量为准速度,定义了准坐标,导出了准坐标的微分和变分运算的交换关系。从Hamilton原理出发,利用准坐标的微分和变分运算的交换关系,导出了Kirchhoff弹性杆动力学准坐标下的Boltzmann-Hamel方程,并由此导出Lanrange方程。指出了Boltzmann-Hamel方程显式即为弹性杆动力学的Kirchhoff方程。定义关于弧坐标和时间的正则变量和Hamilton函数,导出Boltzmann-Hamel方程的正则形式。本文结果是以弹性杆静力学和刚性杆动力学为其特例。作为例子,建立了垂挂的在重力作用下作平面运动的弹性细杆的动力学微分方程以说明本文方法的应用。     

麦克斯韦对应用力学的贡献

麦克斯韦不但在经典物理学上具有崇高的地位,而且对应用力学的发展也做出了巨大贡献.他在应用力学方面的研究涉及到弹性力学、光弹性、结构力学、黏弹性力学、天体力学、流体力学、动力稳定性等方面. 在研究应用力学的过程中,他将娴熟的数学技巧和对物理本质的准确把握有机地结合在一起,其研究方法与后人所提倡的技术科学和应用数学的学术思想是相通的.     

伯努利方程对流体力学理论建立的历史贡献

著名的理想流体定常流动的能量方程即伯努利方程,自建立以来在流体力学领域中贡献卓著。本文依据伯努利方程的建立内涵,阐述了其在流体静力学、定常孔口出流、皮托管测速、文丘里管流量和翼型绕流等具体流动中的成功应用。同时,进一步说明了由伯努利方程建立提出的局部跟随流体质点的建模思想,被欧拉概括为描述流体运动的流场法,是建立欧拉方程组和N-S方程组的基本依据,也为后来湍流理论、边界层理论、气动噪声等理论的建立奠定了基础。     

神奇的超流体

流体力学是研究流体及其运动规律的学科,从古希腊的阿基米德到欧洲文艺复兴的达芬奇,许多著名学者曾着迷于流体静力学和动力学的各种现象,并进行过科学研究. 1738年,瑞士著名学者丹尼尔$\cdot$伯努利(Daniel Bernoulli)完成并出版了世界上首部流体力学专著《Hydrodynamica》,其中阐述的伯努利定理在当今流体力学专著中仍被列为重要内容并在工程界得到广泛应用.     

无奇异积分的边界单元法

六十年代后期Rizzo和Cruse在弹性力学位势理论的基础上,提出了求解弹性静力学问题的边界积分方程--边界单元法。此法在国外已取得了较大的进展。但是以往的各种边界积分方程中都包含有奇异积分,方程本身缺乏简单直观的物理意义,影响了此法在工程实 ...     

第二届全国"三流"学术会议非牛顿流体力学论文介绍

非牛顿流体力学是流体力学中的一个新领域,它在国民经济,尤其是在化学工业中获得广泛应用。1982年4月举行的第二届全国多相流体力学、非牛顿流体力学、物理-化学流体力学(简称"三流")学术会议上,收到这方面的论文有十七篇。分别介绍如下: 本构方程是非牛顿流体动力学的基础理论。陈文芳在"非牛顿流体的一些本构方程"一文中综述各向同性的不可压缩流体的各种本构方程,包括非弹性液体、...     

THE HISTORICAL CONTRIBUTION OF BERNOULLI'S EQUATION TO THE ESTABLISHMENT OF FLUID MECHANICS THEORY

著名的理想流体定常流动的能量方程即伯努利方程,自建立以来在流体力学领域中贡献卓著。本文依据伯努利方程的建立内涵,阐述了其在流体静力学、定常孔口出流、皮托管测速、文丘里管流量和翼型绕流等具体流动中的成功应用。同时,进一步说明了由伯努利方程建立提出的局部跟随流体质点的建模思想,被欧拉概括为描述流体运动的流场法,是建立欧拉方程组和N-S方程组的基本依据,也为后来湍流理论、边界层理论、气动噪声等理论的建立奠定了基础。     

隔水管弯曲对钻柱振动影响的计算与分析

海洋油气资源钻探中隔水管的弯曲对钻柱振动以及钻进特性有特别的影响。为得到隔水管弯曲对钻柱振动的影响规律,对南海已钻深水井使用非线性有限元软件建立全井钻井数值计算模型,研究获得了不同垂深时隔水管弯曲对钻柱振动特性的影响规律。研究表明:隔水管弯曲会加剧钻柱的振动,钻柱振动加剧会导致钻井能耗上升、钻头切削能力下降并且会加快钻柱疲劳;当隔水管的弯曲达到某临界值,钻柱与隔水管间的接触力会陡增;井口的钩载越大,隔水管弯曲带来的井口钩载波动量越大;井越深,隔水管弯曲对全井钻柱最大弯矩和钻头切削能力的影响越小。     

On the existence of the derivative of the volume average

A general theorem on the derivative of the volume average is formulated and proved. Conditions for the existence of the derivative are presented and discussed. This is done in order to give a better base to the theory of spatial averaging.Latin Letters E ₃ three-dimensional vector space over the field of real numbers - K, K(x) averaging domain - G, G _w, G_s open sets in E ₃; components of the two-phase system - C ¹(G) the set of functions 1-times continuously differentiable in G - W1/2(G) Sobolev space - V volume of the domain K - f function defined in G, G _w - K _infi ^sup* (x), K _infi ^sup– (x) special parts of K(x) Greek Letters boundary of G, G _w, G_s; w-s interface - _ij Kronecker delta - v unit outward normal of G, G _w - _j j-dimensional Lebesgue measure Other M closure of a set M in the metric space E ₃ - f phase average of f for the w-phase - (u, v) scalar product of u, v in E ₃ - one-sided derivatives     

On the derivation for the gradients of the principal invariants

In this notes, it is shown that the method carried out by Truesdell and Noll [1] for the gradients of the principal invariants is available to be used for arbitrary second-order A. Finally, some trace identities for the derivatives of invariants are given.     

进气道入口形状对冲压发动机性能影响数值研究

进气道是冲压发动机设计中非常重要的环节,其入口设计会直接影响冲压发动机的总压恢复系数σ和流量系数φ等重要性能。本文采用二阶迎风隐式TVD格式,内外流分区耦合求解可压缩N-S方程,数值模拟了掺混段出口压力与来流压力比为P/P∞=4.2超临界状态下,二元方形截面“X”型布局进气道、弹体和掺混段一体化通气模型复杂流场。计算比较了两种不同二元进气道入口形状流场和冲压发动机总压恢复系数σ、流量系数φ的结果,对其产生的原因进行了分析。     

表面织构对刀具切削性能及前刀面摩擦特性的影响

为了研究刀具表面织构对切削性能的影响,通过控制前刀面上微凹坑的直径、深度和面积占有率等参数制备了两组表面高度算术平均值Sa相同的织构刀具.使用Talysurf CCI Lite非接触式三维光学轮廓仪对织构表面进行测量,采用ISO25178参数对测量表面进行表征;通过SL200KS接触角测量仪测量织构刀具前刀面湿润性的变化;随后在CA6140车床上进行45钢切削试验,研究不同织构对切削力、前刀面摩擦特性、工件表面粗糙度和切屑形变的影响.结果表明:合理的表面织构能够改善刀具的切削性能;切削液在前刀面铺展较快的织构刀具获得了较好的切削性能;凹坑直径、深度和面积占有率的协同作用对改善刀具切削性能至关重要,为了协调这三个织构参数,进一步研究三维表征参数Sku、Ssk、Sv、Vvv、Vvc、Sdv、Sda、Spd与刀具切削性能的关联性,为刀具表面设计提供了基础.     

Analysis of the Influence of the Thickness and the Hole Radius on the Calibration Coefficients in the Hole-Drilling Method for the Determination of Non-uniform Residual Stresses

Experimental Mechanics - The Hole-Drilling method is a semi-destructive technique useful for obtaining residual stress distributions by drilling and measuring relieved strains. The standard for...     

On the criterion for the absolute stability of the control system

In this paper, firstly we give the criterion for the absolute stability of the second canonical form for the control system, including the equation of the longitudinal motions of a plane as a particular example. The corresponding result in [8], [9] is a particular example given in this paper. Secondly, we give the criteria for the absolute stability of the first canonical form in the usual case and in the critical case. Finally, we give some criteria for the absolute stability of the general form for the direct control system.All the results in this paper merely depend upon the relations between the parameters of the system itself to give an explicit algebraic discriminant.