近壁湍流的降阶模型及应用

由条带和流向涡的循环再生构成的近壁自维持过程(self-sustaining process, SSP)是壁湍流产生和维持的重要机制. 文章通过对最小槽道的直接数值模拟(direct numerical simulation, DNS)获得近壁自维持过程的流场数据, 采用正规正交分解法(proper orthogonal decomposition, POD)对该数据进行分析, 获得了不同流向和展向尺度的特征模态, 通过将Navier-Stokes方程在这些模态上进行投影, 得到近壁自维持过程的降阶模型, 并采用DNS数据对降阶模型的预测能力进行了评价. 该模型被初步应用于大涡模拟近壁模型的构造.      

圆形薄板二维驻波的研究

在理论上和实验上对圆形薄板二维驻波波节图形(克拉尼图形)进行了研究,通过在极坐标下对圆形薄板的竖向小振动方程进行分离变量,求解出圆形薄板小振动方程在自由边条件下的解析解的简正模式,并进行了数值模拟.发现通过调节圆形薄板上点振动源的位置和频率,可精确控制薄板上出现的克拉尼图形.实验上观察到了仅有圆形波节线,仅有辐射状波节线,以及两种波节线同时存在3种情形,且波节线的数量可严格控制.并在此基础上计算了圆形薄板上二维振动的波矢和波速,以及弹性模量等物理量,且理论结果跟实验符合得很好.     

机动目标逆合成孔径激光雷达方位成像快速算法

针对逆合成孔径激光雷达对机动目标成像时存在方位多普勒时变的问题,提出了一种基于方位时频域keystone变换的机动目标逆合成孔径激光雷达方位成像快速算法.利用多分量线性调频子回波信号的调频斜率与起始频率的比值为常量这一特点,在方位时频域采用keystone变换将多分量线性调频信号同时转换为多分量单频信号,利用快速傅里叶变换实现方位聚焦.采用基于分数阶傅里叶变换和最小熵的线性调频参量估计方法,实现了对调频斜率与起始频率比值的精确、快速估计.结果表明,与现有的基于Radon-Wigner变换的距离-瞬时多普勒成像算法相比,所提出的算法成像效率大大提高,且能够保留更多的目标细节信息,适合于逆合成孔径激光雷达的实时成像.     

碱金属掺杂叔丁基杯[4]芳烃体系的结构及非线性光学性质

采用密度泛函理论B3LYP方法得到了M@t-Bu-calix[4]arene和(M@t-Bu-calix[4]arene)Li′(M=Li,Na,K)体系的几何结构.其中(M@t-Bu-calix[4]arene)Li′(M=Li,Na,K)三个体系各有5个稳定异构体,在前三个异构体中,碱金属与t-Bu-calix[4]arene分子间具有很强的相互作用能,说明了体系的稳定性.在部分(M@t-Bucalix[4]arene)Li异构体中Li′原子以阴离子形式存在,整个体系表现出碱金属化物的特性.此外,使用CAMB3LYP方法计算了t-Bu-calix[4]arene及碱金属掺杂后体系的非线性光学性质.结果表明,t-Bu-calix[4]arene内部掺杂一个碱金属原子M后,体系的一阶超极化率(β0)有较大提高,而在配体外部又掺杂一个Li原子后,体系具有更大的β0值.其中(M@t-Bu-calix[4]arene)Li′体系的MLi′-4异构体表现出最高的β0值(41827-114354 a.u.),并且随着M原子序数的增加而逐渐增大.可见,碱金属掺杂是提高t-Bu-calix[4]arene非线性光学响应的一种有效策略.     

变温傅里叶红外光谱技术研究硬脂酸C-H伸缩振动

采用傅里叶红外光谱技术研究了温度对于硬脂酸C-H伸缩振动、分子脂肪链构象改变和分子间作用力的影响。运用变温红外技术在293~393K范围内,分别测定了硬脂酸C-H的一维红外光谱、二阶导数红外光谱、四阶导数红外光谱和去卷积红外光谱。结果表明:1在293~333K范围内,一维红外光谱中2 965,2 870cm-1附近的弱吸收谱带分别归属于甲基的不对称伸缩振动模式νas(-CH3)和对称伸缩振动模式νs(-CH3),相应的导数光谱及去卷积红外光谱能提高一维红外谱的分辨率;2在293~333K范围内,硬脂酸脂肪链处于全反式构象,在348~353K范围内,硬脂酸分子脂肪链构象由全反式构象向无序构象转变;3随着测量温度的升高,硬脂酸分子间的作用力不断降低。     

Hermite梯度重构核近似配点法及其在功能梯度材料板的静力分析中的应用

由于直接配点法在求解边值问题时边界上的求解精度较低,本文提出了Hermite梯度重构核近似配点法（HGCM）来改进边界求解精度。重构核近似是无网格法中一种常用的近似函数,但是其在求解高阶导数时格式复杂且非常耗时。HGCM采用梯度重构核近似构建形函数的任意高阶导数,提高了计算效率;通过Hermite配点法构建离散方程,提高了边界求解精度。这种方法在求解对应变系数四阶偏微分方程的功能梯度材料板的静力问题时精度高,计算效率高,并可进一步推广应用于高阶偏微分方程描述的边值问题。     

基于车桥耦合理论的梁式桥阻尼比识别研究

提出一种基于车桥耦合动力学理论的梁式桥阻尼比识别方法. 首先按照动力学理论将测试车设计为单自由度体系, 然后利用安装在测试车上的传感器采集信号, 从测试车与桥梁接触点响应信号中得到梁式桥响应的信号, 基于车桥耦合动力学原理滤波处理得到包含梁式桥第一阶频率的信号, 最后假定梁式桥阻尼比值, 通过假定的梁式桥阻尼比值获取假定的梁式桥第一阶振型, 不断循环直至假定的阻尼比值下计算的第一阶振型最大值点居中, 即为识别的梁式桥真实阻尼比. 本文首先从车桥耦合动力学理论推导上说明了该方法的可行性, 然后考虑在不同车速与非恒定车速、路面粗糙度、环境噪音等影响因素下进行车桥耦合动力学模型分析, 最后通过实桥试验进行了初步验证. 研究结果表明: 该方法能一定程度上克服外界不利因素的影响, 达到识别梁式桥阻尼比的目的, 为识别梁式桥阻尼比提供一种更优方法, 其具有参数设置较少、操作简单方便以及更高测试精度等优点, 同时有助于推动基于车桥耦合的车桥耦合动力学理论技术在梁式桥模态参数识别工作中的实际工程应用.      

矩形移动荷载作用下饱和-非饱和土双层地基的动力响应分析

考虑地基为饱和-非饱和土双层半空间,利用连续介质力学和多相孔隙介质理论,构建双层地基的统一动力控制方程并进行耦合求解。利用Dirac-delta函数和Heaviside阶跃函数将矩形移动荷载作用描述为时间和空间坐标的解析函数,将荷载函数代入地基动力控制方程,采用三重Fourier变换以及降阶法进行求解,并对推导结果进行退化验证及对饱和-非饱和土双层地基的动力响应进行分析。研究表明,当荷载移动速度小于瑞利波速时,竖向振动峰值很小,振幅随速度的增大发生小幅增涨,但当荷载速度达到瑞利波速时,竖向振动发生激增;随着速度进一步增大,竖向位移多次出现峰点。非饱和土的饱和度及土层厚度也对地基振幅存在显著影响。     

酸腐蚀条件下石膏岩分数阶蠕变本构模型研究

为探究地下水对岩石的侵蚀损伤,通过开展酸腐蚀条件下的石膏岩单轴压缩蠕变试验和扫描电镜试验,研究了不同pH条件下石膏岩单轴压缩蠕变特性以及酸腐蚀前后试样的微观变化。结果表明：酸腐蚀加快了试样的蠕变速度,酸性越强,蠕变速率越快;试样主要以劈裂和剪切破坏形式为主,端部出现损伤破坏的现象,酸性越强,损伤破坏越明显。微观上,干燥试样结构完整;而酸腐蚀后的试样,随着酸性增强,孔隙增多、增大,结构疏松。为描述酸腐蚀条件下石膏岩蠕变过程,通过引入酸腐蚀劣化衰减系数β对变系数Abel黏壶进行改造,用改造后的变系数Abel黏壶元件代替西原体中黏塑性体部分的牛顿黏壶,建立了考虑酸腐蚀条件下的分数阶蠕变本构模型。通过试验数据与所建立的模型进行参数拟合,确定了模型中的参数,并对引入的参数β进行了敏感性分析。研究表明,所提出的模型能够很好地反映酸腐蚀条件下石膏岩的蠕变三个阶段,尤其是加速蠕变阶段。     

具有饱和项的互惠系统的分歧与稳定性

运用谱分析和分歧理论的方法,在齐次Dirichlet边界条件下,对具有饱和项的互惠系统的非负定态解的分歧及其稳定性进行研究.一方面,分别以生长率作为分歧参数,讨论了发自半平凡解的分歧;另一方面,以两物种的生长率作为分歧参数,利用Liapunov-Schmidt过程,研究了在二重特征值处的分歧;同时判定了这些分歧解的稳定性.