超疏水沟槽表面通气减阻实验研究

减阻是解决航行体提速和增程的主要技术途径之一,对缓解日益严峻的能源危机极为重要.在重力式管道实验系统中,测试给出了湍流状态下不同通气速率时减阻率随雷诺数及沟槽无量纲间距的变化规律和气膜铺展状态,对比分析了单纯超疏水表面与超疏水沟槽表面上通气时减阻效果的差异.实验板材质为无色亚克力,沟槽结构采用机械方法加工,并在表面喷涂超疏水涂层.结果表明,持续通气能解决超疏水沟槽表面气膜层流失问题,实现气膜层长时间稳定维持;恒定雷诺数下,随通气速率增大,超疏水沟槽表面气膜铺展更趋均匀,减阻率上升;由于通气速率影响气膜横向扩展能力,致使恒定通气速率下,减阻率随雷诺数的变化呈现两种模式;在固定雷诺数及通气速率时,减阻率随沟槽尺寸的扩大先增后减, S~+≈76时减阻率最大.分析其原因在于,沟槽结构增大沾湿面积的同时,显著提升了通气状态下超疏水表面气膜层的稳定性,因而展示出与超疏水表面和沟槽表面均不相同的减阻规律,且效果更佳.     

计算材料科学中桥域多尺度方法的若干进展

材料科学中存在固有的多尺度特性,桥域多尺度方法是在宏观尺度(如连续介质力学)中引入不同的细微观尺度的计算区域,乃至纳米尺度的分子动力学、量子力学计算区域,将不同尺度的研究方法通过一定的数学模型耦合在一起。该方法既能节约计算成本,又能保证所研究问题的物理特性。本文对多尺度方法的基本概念、跨尺度桥域多尺度方法的发展、基本原理、耦合方法和离散方程进行了讨论,给出了几个应用算例,并在最后进行了总结,展望了今后的可能发展方向。     

胶体晶体自组装常用方法的研究进展

胶体自组装是制造大面积胶体晶体的高效方法,对制备各种功能胶体晶体材料具有十分重要的意义,在微纳制造、新材料、能源、医学等领域有巨大的应用潜力.对胶体自组装过程中涉及的各种作用力进行了详细分析,归纳了胶体晶体自组装的基本方法.面向制造大面积胶体晶体,阐述了几类代表性的新型胶体晶体自组装方法,包括温度辅助、模板辅助、表面活性剂辅助、旋涂法与界面转移相结合等,分析了不同方法的影响因素、优缺点和未来的改良方向,并介绍了在完整单层膜基础上制造三维胶体晶体的工艺方法.为提高胶体晶体制造质量和效率、拓宽胶体自组装技术的应用提供必要参考.     

复杂载荷三维裂纹分析双重边界元法

提出可用于高温、高转速状态下的热动力机械三维含裂构件热弹性分析方法——双重边界元法.首先建立了考虑温度及离心载荷的双重边界积分方程组,并对边界积分方程组的选取及适用范围进行了讨论。然后提出角非快调元模型离散技术。接着提出超奇异积分方程分析去除奇异性方法及数值积分技术.数值算例表明计算结果与有关权函数解十分吻合,说明了用双重边界元法计算复杂载荷条件下三维应力强度因子的有效性.还讨论了有关热应力强度因子权函数解的适用范围.     

延性单晶非均匀变形的三维有限元模拟

对延性单晶在拉伸载荷作用下的应变局域化和颈缩等非均匀变形过程进行了三维有限元数值模拟。将相关晶体塑性本构模型及一种新的数值积分方法补充到ABAQUS6.1商用有限元软件中。该方法的特点是，利用晶体塑性的动力学方程，获得一个关于晶体弹性变形梯度的演化方程，采用半隐式积分方案进行求解。本文推导出一种新的应力变本构矩阵。按此方式更新本构矩阵，计算速度和计算稳定性大大提高。加载方式，边界条件和变形程度等因素影响着滑移系的启动状况，这是平面模型所不能预测的。本文利用三维有限元方法模拟了不同取向下滑移系的启动状况，全面地考虑了FCC单晶材料12个可能滑移系在变形过程中的启动状况，合理地模拟了FCC面心立方单晶沿不同取向加载时晶轴旋转导致的应变局域化和颈缩等非均匀变形过程。     

双边配给问题的Shapley解及其在博物馆通票问题中的应用

双边配给问题描述了现实生活中一类带有二部图结构的稀缺资源配置问题, 例如, 在自然灾害期间救援物资的配给; 电力和天然气等自然资源按需分配; 高校引进人才调配等。本文通过求解线性规划, 并从联盟边际贡献的角度出发定义了双边配给问题的一个Shapley解。之后, 通过合作对策模型和解的公理化方法说明新解的合理性。首先, 建立双边配给问题的合作对策模型, 论证了新解与双边配给合作对策的Shapley值一致; 其次, 证明了Shapley解是唯一满足优先一致性的有效配给方案。最后, 将Shapley解应用于博物馆通票问题的研究, 探讨了博物馆合作制定通票后所得单票和通票收益的分配方式。     

空中交通管理中的地面等待策略研究

就现代空中交通管理中地面等待策略 (GDP)的发展和现状作了简要的总结概括 ,阐述了地面等待对空中交通流量管理的影响与意义 ,分类分析了地面等待策略 ,同时从众多理论研究中归纳出了几种典型模型和求解方法 ,并对各种模型、方法进行了比较分析 ,最后提出了地面等待策略的发展趋势和方向 .     

基于Bootstrap的厚尾相依序列持久性变点检验

基于修正方差比率函数给出一种检验厚尾序列持久性变点的统计量.在无变点的假设下得到了统计量的渐近分布.为避免检验渐近分布中的厚尾指数,构造Bootstrap抽样方法来确定渐近分布的经验临界值.数值模拟研究结果说明修正方差比率统计量及Bootstrap抽样方法的有效性.     

一种求解大型Lyapunov矩阵方程的预处理并行算法

研究了一种求解大型Lyapunov矩阵方程的并行预处理变形共轭梯度法.首先将处理小型矩阵方程的Smith预处理方法引入该问题的求解,将原矩阵方程转变为Stein方程,然后采用变形共轭梯度法并行求解预处理后的矩阵方程.其中遇到的难点是需要确定参数μ及求矩阵(A+μI)的逆.基于估计特征值的Gerschgorin圆定理给出了参数μ的估值,再采用变形共轭梯度法并行求得矩阵(A +μ l)的逆,从而形成预处理后的矩阵方程.通过数值试验,该算法与未预处理的变形共轭梯度法相比较,预处理算法明显优于未预处理的算法,而且其并行效率高达0.85.     

一类非线性矩阵方程对称解的双迭代算法

利用逆矩阵的Neumann级数形式,将在Schur插值问题中遇到的含未知矩阵二次项之逆的非线性矩阵方程转化为高次多项式矩阵方程,然后采用牛顿算法求高次多项式矩阵方程的对称解,并采用修正共轭梯度法求由牛顿算法每一步迭代计算导出的线性矩阵方程的对称解或者对称最小二乘解,建立求非线性矩阵方程的对称解的双迭代算法.双迭代算法仅要求非线性矩阵方程有对称解,不要求它的对称解唯一,也不对它的系数矩阵做附加限定.数值算例表明,双迭代算法是有效的.