二维水槽中岩石坠落激发表面波的生成机制

针对二维水槽中岩石坠落激发表面波的生成机制进行数值和实验室研究,其中数值模型使用边界元方法求解完全非线性势流函数,实验室研究测得不同时刻的波面位移并用于检验数值模型.研究表明,数值结果和实验结果比对良好,这种基于势流函数理论的数值模型能够有效模拟水中岩石坠落激发表面波的生成过程.进一步数值研究了生成波最大位移随岩石大小、密度、初始位置和下落角度的变化,结果发现：岩石大小和密度对生成波最大位移的影响非常重要,而岩石初始位置和下落角度对生成波最大位移的影响较为显著.当岩石大小变大,密度变大,岩石初始位置更靠近 关键词： 水中岩石坠落 波浪生成 边界元方法 波浪破碎     

AN IMPROVED HYBRID BOUNDARY NODE METHOD IN TWO-DIMENSIONAL SOLIDS

The hybrid boundary node method （HBNM） is a promising method for solving boundary value problems with the hybrid displacement variational formulation and shape functions from the moving least squares（MLS） approximation. The main idea is to reduce the dimensionality of the former and keep the meshless advantage of the latter. Following its application in solving potential problems, it is further developed and numerically implemented for 2D solids in this paper. The rigid movement method is employed to solve the hyper-singular integrations. Numerical examples for some 2D solids have been given to show the characteristics. The computation results obtained by the present method are in excellent agreement with the analytical solution. The parameters that influence the performance of this method are studied through numerical examples.     

Blow-up vs.Global Finiteness for an Evolution p-Laplace System with Nonlinear Boundary Conditions

In this paper, the authors consider the positive solutions of the system of the evolution p-Laplacian equations
with nonlinear boundary conditions
and the initial data （u0, v0）, where Ω is a bounded domain in Rn with smooth boundary δΩ, p 〉 2, h（·,·） and s（·,· ） are positive C1 functions, nondecreasing in each variable. The authors find conditions on the functions f, g, h, s that prove the global existence or finite time blow-up of positive solutions for every （u0, v0）.     

黏弹性人工边界等效荷载计算的改进方法

黏弹性人工边界在场地地震反应和结构-地基动力相互作用等问题的计算中已得到了广泛的应用.地震波在黏弹性人工边界中的输入是通过将地震波转化为作用于人工边界处的等效载荷来实现的.计算等效节点载荷的常规方法默认边界节点对应区域内的应力为均布力,但实际上该节点对应区域内的应力分布通常是不均匀的.本文在有限元方法结合黏弹性局部人工边界的显式时域波动方法的基础上,建立了无限域散射问题地震波等效载荷计算的一种改进方法.该方法采用细化网格与应力积分相结合的方法计算人工边界等效节点力,有效地降低了人工边界上等效节点力的计算误差.以不同角度入射地震波的二维算例为例,算例给出的波场位移云图和节点位移时程曲线验证了本文方法的有效性,其计算精度与网格尺寸和地震波入射角度密切相关,且网格越小、入射角度越小,计算精度越高.对于相同的网格尺寸,本文采用方法的计算精度明显高于常规方法,尤其是对于斜入射问题优势更为明显.     

固结各向同性弹性薄层与无限长圆柱体的滑动接触问题

基于Papkovich-Neuber势函数研究了受刚性基底固结作用下的弹性薄层的滑动接触问题。通过Fourier变换得出弹性薄层应力、位移表达式的Fourier形式。在边界条件的限定下,利用积分变换手段将平面应变问题的弹性方程转化为第一类奇异积分方程。运用Gauss-Chebyshev积分法将奇异积分方程进行离散,采取Chebyshev多项式零点作为Gauss节点,对边界压应力进行数值求解,最终求得接触压应力函数的量纲为一的量的表达式。数值算例结果表明:摩擦系数为影响最大压应力偏心率的主要因素;层厚对压应力分布的影响显著。     

依据场点声压进行振源表面振速重建的方法研究

基于结构振动的场点声压重建结构表面振动速度属于不适定的逆问题。本文利用逆边界元法建立场点声压与结构表面振动速度传递矩阵,针对求逆过程中的不适定性,采用截断奇异值法对传递矩阵正则化,其中通过广义交叉检验法选择正则参数。对比分析了测量场点的场点数、测量面大小、测量面与结构表面的距离三个影响因素对重建结果的影响,并根据逆边界元法编写的程序重建表面振动速度。结果表明:场点间的距离满足min min1/4λ≤d1/2λ(λmin为最大分析频率的波长)时,测量面大于1倍振动结构的正投影面;测量面与振动声源的距离小于两倍最小波长时,利用本文提出的方法,基于场点声压可以获得较精确的表面振动速度。     

奇异边界法求解多连通域的瞬态热传导问题

提出一种基于奇异边界法结合双重互易法的数值模型来求解瞬态热传导问题。奇异边界法属于配点型边界无网格方法,相对于网格方法,其具有无需划分网格,只需边界配点的优势。运用差分格式来处理热传导方程中的时间变量,将原热传导方程化为非齐次修正Helmholtz方程。修正Helmholtz方程的解由齐次解和特解两部分组成,齐次解通过奇异边界法求出,特解由双重互易法求出,源项由径向基函数近似。通过数值算例检验了本文数值模型的精度及有效性;算例结果表明,该数值模型计算精度较高,误差基本都在1%以内,具有很好的稳定性,能有效地应用于求解多连通域的瞬态热传导问题。     

雷诺数效应对翼型抖振特性的影响

飞行器抖振是一种非线性气动弹性问题,当飞行器进入抖振阶段时,将会对飞行器的性能产生严重影响。而在跨声速条件下,激波附面层相互作用会诱导机翼抖振。本文开展了跨声速条件下翼型抖振特性雷诺数效应的实验研究,揭示了翼型跨声速抖振起始迎角、激波运动前缘边界、频谱特性、抖振频率与雷诺数变化的基本规律。结论如下:雷诺数变化会导致抖振起始边界的改变,对抖振起始迎角下的功率谱密度峰值有明显影响;随着雷诺数的增大,激波运动的前缘后移。雷诺数变化对抖振频率有明显影响,随着马赫数增大,雷诺数效应增强。     

基于边界元法的三相声子晶体能带结构的计算

发展了计算二维三组元局域共振型声子晶体带隙结构的边界元法,该方法在一个单胞内分别对基体和含有包覆层的嵌入体(三相材料)建立边界积分方程,在基体边界上施加Bloch条件,并考虑不同相之间的界面条件后得到一个线性的特征值方程.该方法的计算结果和对应的二组元体系计算结果进行了比较,结果表明,在三相体系中声波发生局部共振,此时中间包覆层材料的作用类似于一个软弹簧;而且由于包覆层材料的密度很低且声速很小,所以对应的系统共振频率较低,使声带隙出现在较低频段.另外,本文还分析了“包覆层”材料的特性以及边界元法计算三组元声子晶体的特点.     

刚性杆-弹簧摆模型复杂动力学特性的数值仿真

建立一种刚性杆-弹簧摆刚柔耦合强非线性动力学系统模型,给出了无量纲的动力学微分方程．该模型同时存在小幅度快速振荡和大范围慢速摆动的快、慢双时间尺度变量．针对工程中此类系统数值求解容易产生的刚性问题,采用一种三次Hermite插值精细积分法进行数值计算．将频率比、摆长比和初始摆角作为控制参数,研究刚性杆-弹簧摆刚柔耦合系统快、慢变量的复杂动力学行为．通过数值仿真分析,发现系统在不同的控制参数组合下呈现出混沌运动状态,并给出了与系统运动状态相关的控制参数范围,为复杂的刚柔耦合多体系统的设计与数值分析提供了参考．