安装固定气动翼板的大跨桥梁抖振分析

建立了安装固定气动翼板的大跨桥梁多模态耦合抖振分析框架，推演了作用在整个桥梁-气动翼板系统上的抖振力和自激力的显式表达式，考虑了多模态耦合效应．基于有限元法，作用在主梁-气动翼板系统上的抖振力转化为节点力，进一步得到作用在整个桥梁上的抖振力并导出了其功率谱密度矩阵；作用在主梁．气动翼板系统上的气弹自激力转化为节点力，并将其表达为气弹刚度矩阵和气弹阻尼矩阵．通过组集得到系统的运动方程，然后运用虚拟激励法在频域计算系统的抖振响应．以某大跨斜拉桥为例进行研究，结果表明：在主梁下方安装-对固定气动翼板后，主梁的扭转角位移、角加速度以及侧向加速度响应能够得到有效控制。     

求解定常势流正命题的全时-空变分有限元法

非定常流动变分原理的建立使得用有限元法来求解多工况点的设计问题成为可能。本文在刘高联的非定常变分理论的基础上，对定常变分问题进行时间相关有限元求解。但由于可压缩非定常位势流动的控制方程是双曲型的，简单地把时间当作同空间一样的物理维来求解是不可行的。而现有的时-空有限元法极其复杂，增加了计算复杂度，使其很难用于工程设计中。为此，文[2、3]提出了求解一维非定常问题的新型时-空有限元法。本文把该方法推广到二维流动，用它求解二维弯管内的流动和翼型绕流问题。计算结果与用定常方法求得的结果几乎重合，说明该方法可以用于多维时间相关求解。     

基于首超破坏机制的大跨斜拉桥抖振动力可靠性分析

分别采用泊松分布和马尔可夫过程，给出了在一次强风作用下以及在设计基准期内桥梁结构某一特定截面或节点的抖振动力可靠性分析方法。然后，考虑斜拉桥的结构特点及其承受风荷栽的具体情况，确定了以斜拉桥的主梁系统为研究对象的结构体系抖振动力可靠性分析模型。在此基础上，采用串联失效模式，建立了斜拉桥主梁系统抖振动力可靠性分析过程。本文采用有限元法分析结构的空气静力响应。为了快速、准确地计算结构的抖振响应，考虑气弹力与抖振力的联合作用以及多模态耦合效应，采用有限元法和虚拟激励法相结合分析结构的抖振响应。最后，以某大跨斜拉桥为工程背景，对其主梁系统进行了基于刚度要求的抖振动力可靠性分析。     

矩函数及其在旋成面叶栅气动反命题及杂交命题中的应用

本文首先对旋转的任意旋成面上的理想可压缩流动引入一新通用函数——矩函数,并论证它的主要性质,接着将它推广到粘性气体的情况。然后,提出一个基于矩函数的旋成面叶栅气动反命题及A型杂交命题的通用解法。研究表明,矩函数对求解杂交命题(反命题是其特例)和跨声速流动具有明显的优越性。     

Hodge分解在最小耗散原理中的应用

就流体力学中的Helmholtz最小耗散原理的几种变分推导方法进行综述,利用Hodge分解定理给出一个新的推导方法.     

大跨悬索桥抖振内力响应分析

基于虚拟激励法和有限元法,在频域建立了一种新的桥梁抖振内力响应分析的随机振动方法。该方法与传统随机振动方法相比具有如下两个特点:(1)单元抖振内力响应同时考虑了保留模态多模态耦合产生的动力效应和保留模态外高频模态产生的拟静力效应;(2)单元抖振内力响应同时考虑了单元杆端位移产生的单元杆端力和单元上分布荷载产生的单元固端力。以香港青马悬索桥为例,分析了保留模态多模态耦合产生的动力效应、高频模态拟静力效应、单元上分布荷载产生的单元固端力及主缆上的抖振荷载等因素对主梁抖振内力响应的贡献。结果表明:保留模态多模态耦合产生的动力效应对主梁抖振内力响应占据主导地位,高频模态拟静力效应、单元上分布荷载产生的单元固端力等因素对主梁抖振内力响应均有一定的影响,主缆上的抖振荷载对主梁侧向抖振内力响应有较大贡献。     

一个关于流动能量耗散率的minimax变分原理

流动耗散率是湍流理论的核心概念之一．Doering-Constantin变分原理刻画了流动耗散率的上确界(最大值)．在该文的研究中,首先基于优化理论的视角,Doering-Constantin的变分原理被改写为一个不可压缩剪切流耗散率的minimax型的变分原理．其次,博弈论中的Kakutani minimax定理给出该变分原理中minimizing和maximizing计算过程可交换的一个充分条件．这个结果不仅从一个新的角度揭示了谱约束的内涵,也为Doering-Constantin变分原理和Howard-Busse统计理论的等价性从博弈论的角度提供了理论基础．     

机翼跨声速非常绕流IA型反命题变域变分有限元解

以文[1]提出的二维振荡机翼含激波跨声速非定常绕流IA型反命题变分原理为基础，构建求解IA型反命题的有限元解法。构造了三维时空可变节点有限元来捕获自由尾涡面和翼面几何形状，跨声速流中的激波用人工密度法捕获。在远场边界上采用简化的无反射边界条件，新型非定常Kutta条件被用于处理尾缘条件。用该方法，根据翼型跨声速非定常绕流翼面压力分布求解IA型反命题，得到了NACA64A010翼型的几何形态，计算结果令人满意。     

流体力学变分原理的建立与变换的系统性途径

本文介绍著者的理论研究成果——流体力学变分原理的建立与变换的系统性方法,研究重点放在旋转系统和反命题及杂交命题上,并特别注意发挥变域变分、自然界面条件和拉氏乘子的独特作用,旨在为有限元法及变分直接解法提供一完密的理论基础。     

旋转叶轮内完全三元可压缩势流各类杂交命题的通用理论与解法:(Ⅱ)轴流式、势函数形式

气动力学的杂交命题中,由于有一部分(或全部)边界形状是未知的,必须也作为解的一部分来求,所以要直接在物理空间(r、φ、z)中求解是相当困难的,往往设法采取一些特殊的办法.迄今已经提出了三种求解的途径:(1)映象空间法;(2)变域变分理论;(3)非定常化法.本文将继续文献[1]的工作,采用映象空间法提出势函数表示的通用理论与解法.