同轴圆柱间滑移旋转流动问题的同伦解析解

从理论上研究了具有延伸柱面的同轴圆柱间滑移流动问题.通过引入适当的相似变换将控制方程组转化为一类非线性边值问题, 利用同伦分析方法首次获得问题的近似解析解, 分析讨论滑移参数、雷诺数和内外筒半径比对流动的影响.结果表明: 滑移边界参数对剪切应力有较大的影响, 滑移边界小的流体对壁面和边界层内流场施加了更大的剪切力; 增大雷诺数Re, 能增大内筒的壁面剪切力和扭矩; 内外筒半径比对流动结构也有较大的影响, 内筒半径固定, 增大外筒半径能够减少内筒的纵向剪切力.      

超越摄动:同伦分析方法基本思想及其应用

介绍一种新的、求解强非线性问题解析近似的一般方法------同伦分析方法.该方法从根本上克服了摄动理论对小参数的过分依赖, 其有效性与所研究的非线性问题是否含有小参数无关, 因此,适用范围广.此外, 不同于所有其他解析近似方法,同伦分析方法提供了一个简单的途径, 确保所得到的级数解收敛, 从而获得足够精确的解析近似.而且, 不同于所有其他解析近似方法, 同伦分析方法(HAM)提供了选取基函数之自由, 从而可以选择较好的基函数, 更有效地逼近问题的解.同伦分析方法为非线性问题的解析近似求解提供了一个全新的思路, 为非线性问题(特别是不含小参数的强非线性问题)的求解开辟了一个全新的途径.简要描述同伦分析方法的基本思想, 其在非线性力学、物理、化学、生物、金融、工程和计算数学等领域的应用举例, 以及与摄动方法、Lyapunov 人工小参数法、$\delta$展开法、Adomian 分解法、同伦摄动方法之区别和联系.      

多自由度非线性系统的同伦分析方法

大部分工程实际问题可以用多自由度非线性系统来描述,这些系统的数学模型是许多个耦合的两阶常微分方程.一般地,要精确求解这些方程非常困难,因此可以考虑它们的解析近似解.同伦分析方法是解非线性系统响应的有用工具,本文将它应用于多自由度非线性系统的求解中.利用求两自由度耦合van del Pol振子周期解的实例,展示了同伦分析方法的有效性和巨大潜力.同时,把得到的解析近似解与系统的Runge-Kutta数值解作了比较,结果表明同伦分析方法是求解多自由度非线性系统的有效方法.     

不稳定伸展表面上的薄液膜流动分析

探讨了不稳定伸展表面上的薄液膜流动问题.利用相似变换将边界层流动控制方程转化为常微分方程边值问题.利用同伦分析方法获得解析解,讨论不稳定参数对液膜流动的影响,得到一般性规律.将部分级数解与前人的数值解进行比较,结果具有较高的一致性.该方法还可以用于其他科学工程问题.     

Oldroyd粘弹性流体缝隙流问题的解析解

本文得到了满足Oldroyd 四参数模型的粘弹性流体的平板Poiseuille 流问题的解析解.利用所得结果计算了共挤出问题--一种新的聚合物加工过程,并得到了解析解.     

用同伦方法反演非饱和土中溶质迁移参数

非饱和土中溶质迁移参数反演问题可以归结为非线性算子方程的求解问题. 将同伦方法 引入该问题的求解，通过构造线性同伦将原问题转化为求解同伦函数最小值的无约束优化问 题. 同时在分析了同伦参数正则化效应的基础上，提出一种两段同伦参数修正方法. 即在求 解的初始阶段，根据拟Sigmoid函数调整同伦参数，以追踪同伦路径，保证计算稳定地进行； 在迭代的后期，采用与残差相关的同伦参数修正方法，以抵抗观测噪声对求解的影响. 数值 算例为求解带有平衡及非平衡吸附效应的一维非饱和土中溶质迁移模型参数反演问题，计算 结果表明了该方法的大范围收敛性及较强的抵抗观测噪声的能力.     

具有多个极限环非线性动力系统的解析近似

应用一种新的解析方法------同伦分析法,研究了一种具有多个 极限环的Rayleigh振子问题. 与所有其他传统方法不同,该方法不依赖于小参数, 且提供了一个简便的途径以确保级数解的收敛, 因此,特别适用于强非线性问题. 将同伦分析法与平均法以及四阶的龙格库塔方法(数值解)做了比较. 结果 表明,平均法在强非线性情况失效, 四阶的龙格库塔法不能找到非稳定的极限环,而同伦分析法不仅适用于强非线性情 况,而且给出了非稳定的极限环.     

应用同伦分析法研究Mathieu-Duffing振子的周期解

应用同伦分析法研究了Mathieu-Duffing振子的周期解,展示了Mathieu-Duffing振子的周期1和周期2解的求解过程,通过求解构造的非线性代数方程组而获得周期解,应用Floquet理论判别了周期解的稳定性。比较了同伦分析方法得到的周期解和数值方法得到的周期解,结果表明两者具有一致性。     

Reddy高阶组合梁弯曲的一般解析解法

基于Reddy高阶梁的轴向位移模式,考虑组合梁界面滑移变形,利用最小势能原理建立了Reddy组合梁弯曲问题的控制微分方程和边界条件,并将控制方程转化为含12个基本未知量的一阶常微分方程组,给出其一般求解方法和解的表达式.其次,研究了横向均布荷载作用下Reddy简支组合梁的弯曲,所得结果与有限元解吻合良好,说明本文解析解的有效性和可靠性.最后,数值分析了组合梁界面滑移剪切刚度kcs、弹性模量-剪切模量比E/G、梁长高比L/h和子梁厚度比hs/hc等参数对Reddy简支组合梁弯曲的影响.分析表明:滑移刚度显著影响横截面应力的分布;组合梁长-高比越小、弹性模量-剪切模量比越大或界面滑移刚度越大,组合梁的剪切效应对其挠度影响越显著,此时不宜忽略其剪切变形.     

同伦分析方法进展综述

本文简述同伦分析方法基本思想、最新理论进展及其在流体力学、固体力学、一般力学、量子力学、应用数学、金融等科学和工程领域的应用.同伦分析方法不依赖物理小参数, 适用范围更广,而且提供了一种简单的途径确保级数解收敛, 适用于强非线性问题.同伦分析方法已被成功应用于求解一些具有挑战性的力学问题,并获得一些全新的、 从未见报道的解. 这些成功的应用,证明了同伦分析方法的普遍有效性和原创性.      

疏液壁面上亲液杂质对滑移特性的影响

纳米流动系统具有高效、经济等优势,在众多领域具有广泛的应用前景.因该类系统具有极高的表面积体积比,致使界面滑移效应对流动具有显著影响.论文采用非平衡分子动力学模拟方法,研究了疏液壁面表层混入少量亲液原子时纳米通道内液体的滑移特性,并基于分子动理论解释了其影响机制.研究发现,亲液杂质(均布或集中)对液体法向密度振荡程度影响较弱,但会显著改变壁面附近类固体层的分布和液体滑移规律;随亲液杂质占比增加,液体类固体现象更趋明显,壁面处液体接触密度也线性增大,但通道内液体平均速度逐渐降低,滑移长度也迅速减小;相比于集中的亲液杂质,均匀分布亲液杂质对滑移的弱化效应更强.如当亲液杂质占比为28%时,其滑移长度比单纯疏液表面的降低率从50%扩大至56%.基于分子动理论的分析发现,亲液杂质会导致杂质原子附近第一液体层内的原子发生跃迁的能垒加大,即弱化了液体原子的流向跃迁行为,从而降低了滑移量;相比于集中杂质,均匀分布的杂质还会降低固液间的非公度性,致使滑移特性破坏更严重.     

流体流动的边界滑移问题研究进展

最近十几年来,随着现代微/纳米测试以及分子动力学模拟技术的出现和发展,流体流动的边界滑移问题研究获得了突 飞猛进的发展.边界滑移相关研究大体可分为3个方面: 实验、分子动力学模拟和理论数值分析,前两者主要以发现边界滑移现象、探索边界滑移的产生机理以及各因素对边 界滑移的影响规律为主要研究目的,而后者主要研究边界滑移的物理模型、相关问题的计算方法以及边界滑移对流体系 统流体动力学行为的影响.本文首先简要回顾了液体流动的边界滑移及其相关问题的早期研究历史,随后对边界滑移问题 的研究现状进行了综述,最后展望了该领域今后的研究重点及其应用前景.     

用晶体弹塑性有限单元法研究双晶金属拉伸变形

本文从单晶体应力-应变关系的精确实验结果和多晶体滑移特性出发,建立相应的计算模型,并采用微观力学和晶体弹塑性有限单元法,研究双晶金属试样的拉伸变形,得到其应力-应变曲线,晶体内滑移变形和应力分布规律,以及晶界影响区对它们的影响。     

阿尔金断裂东段断层滑动方式的研究

采用宏观、微观相结合的方法 ,对阿尔金断裂东段断层滑动方式进行研究 ,结果表明 :(1)阿尔金断裂东段由多条羽列状次级断层所组成 ,相邻两次级断层间的夹角 :A段 <15°,B段 <12°,C段 <5°;(2 )断层物质具明显的组构现象 ,眼球状流动构造 ,较小的剪切破裂角等是阿尔金断裂东段断层蠕动的结果 ;(3)断层泥石英碎砾 SEM特征显示阿尔金断裂东段 Q3以来主要是蠕滑 ,但不同区段稍有不同。综上所述 ,阿尔金断裂东段断层活动主要是蠕滑 ,愈向东其蠕滑程度愈高。     

土遗址楠竹锚固界面传力过程研究

竹木锚固技术近年来被广泛应用于土遗址文物加固保护中,但其锚固界面传力机理尚不明确,严重制约着锚固技术的科学化、规模化应用.相关研究成果已经证实了合理的锚固界面粘结-滑移模型对锚固系统性能预测的重要性,本文在此基础上以楠竹-改性泥浆-夯土锚固系统为例,基于考虑完全脱粘现象的三线型粘结-滑移模型开展了锚固界面传力全过程研究.首先将锚固界面传力全过程分为6个连续阶段,分别对各阶段对应的界面应力、应变分布与演化过程进行理论解析,推导了锚杆轴向变形、界面滑移量、界面剪应力、界面剪应变等参数的封闭解,同时给出了极限锚固力与有效锚固长度的计算方法.在此基础上,通过识别载荷-位移曲线特征点对粘结-滑移模型参数进行了标定.最后采用两个土遗址原位拉拔试验对理论解析模型的合理性进行了对比验证,同时着重分析了锚固长度与锚杆轴向刚度两个因素对锚固性能的影响规律.本文提出的解析模型对存在完全脱粘现象的锚固界面传力过程分析具有广泛适用性,能够为土遗址锚固工程设计提供参考与指导.      

基于应力影响系数法的高边坡临界滑动面研究

为研究悬浮式中耳植入式助听装置中悬浮振子对中耳声传播特性的一些影响,建立了 包括绑定悬浮振子的中耳有限元模型. 该模型基于一无任何听力损伤病史的成年志愿者的 左耳,利用CT扫描和逆向成型技术建成. 模型的可靠性通过鼓膜及镫骨底板的位移计算结果 与国外文献实验测得数据进行对比加以验证. 研究结果表明:悬浮振子的绑定会显著恶化中耳 的高频传输特性;振子输出8.9\times10^5N的激振力才能激起100dB声压所 对应的激振效果;振子在砧骨长突上的绑定位置离砧镫关节越近,高频段激振效果越好.     

Navier-Stokes方程二阶速度滑移边界条件的检验

对微尺度气体流动,Navier-Stokes方程和一阶速度滑移边界条件的结果与实验数据相比,在滑移区相互符合,在过渡领域则显著偏离.为改善Navier-Stokes方程在过渡领域的表现,有些研究者尝试引入二阶速度滑移边界条件,如Cercignani模型,Deissler模型和Beskok-Karniadakis模型.以微槽道气体流动为例,将Navier-Stokes方程在不同的二阶速度滑移模型下的结果与动理论的直接模拟Monte Carlo(DSMC)方法和信息保存(IP)方法以及实验数据进行比较.在所考察的3种具有代表性的二阶速度滑移模型中,Cercignani模型表现最好,其所给出的质量流率在Knudsen数为0.4时仍与DSMC和IP结果相符;然而,细致比较表明,Cercignani模型给出的物面滑移速度及其附近的速度分布在滑流区和过渡领域的分界处(Kn=0.1)已明显偏离DSMC和IP的结果.     

FM法锻造的模拟研究

本文利用激光云纹技术[1]模拟了砧宽比（2W/H0）为0.4、0.6、0.8时的平面FM法锻造过程，采用按云纹图修正理论滑移线场的方法[2]，提出了更接近实际的FM法滑移线场，从修正的滑移线场和云绀方图分别得到了变形区静水压应力和等效应变分布，并与普通锻造法的结果进行了比较，结果表明，两种锻造方法在锻件心部产生的最大等效应变相差不大，但EM法产生较大的静水压应力，对消除锻件内部孔洞型缺陷有利。     

两平行刚性圆盘挤压理想刚塑性介质时压力规律研究

两平行刚性圆盘挤压理想刚塑性介质时,通常考虑圆盘与介质的界面之间存在部分滑移.对库仑摩擦条件下的压力规律做了进一步的研究,同时,引入更合理的速度场,假设圆盘边缘处滑移速度一定,介质的滑移速度随着半径线性变化,得到了压力分布规律,对不同的摩擦条件及用不同方法计算得到的结果进行了对比.     

可压缩烧结材料滑移线场性质与构造

本文简要介绍了可压缩烧结材料平面应度的滑移线理论，导出了其滑移线场的几个基本性质，并与致密材料滑线场作了比较，以一个滑移场构造为例，说明了某些性质的应用。