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1993年 第25卷 第5期

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论文
流动稳定性弱非线性理论中的问题及其改进
周恒, 尤学一
流动稳定性弱非线性理论存在三个主要问题:(1)其摄动参数收敛半径太小且无具体估值;(2)其解有特定结构,一般不能满足很多实际问题的初始条件;(3)当其线性部分不是中性时,Landau系数的确定法不唯一,不知何者应是最好的方法。本文以平面Poiseuille流为例,从理论上解决了问题(1)和(2),并提出了改进办法。又通过将理论和数值模拟结果相比较的方法,澄清了问题(3)。改进了的理论,将可解决许多实际问题。
1993, 25(5): 515-528. doi:10.6052/0459-1879-1993-5-1995-674
理想流体中定常自由涡环运动
吴立新, 是勋刚
本文研究理想均质不可压缩无界流体中的轴对称定常涡环运动。通过对柱坐标系下的定常Euler方程的高精度数值求解,给出了求涡核区有任意涡量分布情况下轴对称定常涡环解的方法,并就涡环的运动特性进行了讨论,其极限情况与已有的理论解完全一致。在此基础之上,还发展了一种柱坐标系下以傅氏级数为基函数作展开的高效谱方法,成功地解决了奇性(r=0)问题。
1993, 25(5): 529-536. doi:10.6052/0459-1879-1993-5-1995-675
均匀来流中横向振动圆柱近迹涡结构的数值模拟
陆夕云, 童秉纲, 庄礼贤, 尹协远
从涡量流函数形式的N-S方程出发,在不同的振动频率、振幅及Re数下数值研究了均匀来流中横向振动圆柱粘性统流的涡脱泻现象。着重探讨了近迹复杂的涡结构及其非定常演化过程,以及它们对物体受力特性的影响,并首次成功地模拟了近年来实验研究中所发现的一些重要的流动现象,如相位“开关”现象(phase switch phenomena)及复杂涡结构(complex vortex structure),等等。通过数值模拟,不仅能够再现实验研究中所发现的一些重要的流动现象,还可进一步预示某些新的流动现象,使数值计算起到与实验研究相辅相成的作用。
1993, 25(5): 537-547. doi:10.6052/0459-1879-1993-5-1995-676
非线性动力系统的规范形和余维3退化分叉
张伟
本文里我们利用矩阵表示法计算了具有Z_(2~-)对称性时非线性动力系统的高阶规范形,求出了余维2退化和余维3退化情况下相应规范形的普适开折。最后利用所得到的规范形和普适开折讨论了非线性动力系统的余维3退化分叉。
1993, 25(5): 548-559. doi:10.6052/0459-1879-1993-5-1995-677
均匀等轴细晶金属超塑性本构关系
金泉林
本文根据超塑变形机理的金属学研究结果,应用细观力学方法建立了包括三种变形机制的均匀等轴细晶超塑性本构关系。该本构关系能解释超塑拉伸实验中观察到的基本实验现象:晶粒度、应变率对σ~、m~曲线形态的影响。
1993, 25(5): 560-568. doi:10.6052/0459-1879-1993-5-1995-678
循环塑性双曲面多轴本构模型研究
杨显杰, 高庆, 孙训方
本文提出了一个考虑循环强化/软化效应、塑性应变幅历史效应以及非比例循环加载效应的双曲面模型。在模型中,引入了屈服面和极限面的演化方程;定义了循环应变路径的非比例度;给出了一套合理的确定模型参数的方法。将该模型用于调质热处理的42CrMo钢,模型预言的结果与实验结果吻合很好。
1993, 25(5): 569-574. doi:10.6052/0459-1879-1993-5-1995-679
时域模态参数识别的直接特征系统实现算法
王卫东, 张世基, 诸德超
本文提出了一种新的结构模态参数识别算法,称为直接特征系统实现算法(DERA)。直接采用时域多输入多输出数据构成线性时不变离散系统的最小实现,并利用系统矩阵的特征值和特征向量求取模态参数。输入输出数据的直接应用避免了利用脉冲响应函数作原始数据的ERA、PRCE等算法的一些局限。奇异值分解技术的引入使系统的定阶和实现更方便,并具有了更良好的数值稳定性。为验证算法,构造了一个五自由度的弹簧质量系统进行数值模拟。良好的数值结果证明了本算法的有效性,并表明本算法对密集模态仍有较高的识别精度。
1993, 25(5): 575-581. doi:10.6052/0459-1879-1993-5-1995-680
各向异性板应力强度因子的分区广义变分解法
张行, 崔德渝
本文以单边边缘裂纹二维应力场与位移场的级数展开式为基础,以分区广义变分原理求解含双边非对称边缘裂纹板的应力强度因子。首先建立精确满足各向异性板基本微分方程和裂纹表面边界条件的应力场和位移场的本征展开式,然后用分区广义变分原理满足其余边界条件与交界连续条件并由此确定应力强度因子。在变分方程中只有沿板边界的线积分。计算程序简单,输入数据很少,结果收敛迅速并与已有结果完全吻合,同时计算节省机时与人力。本文还给出了有关的全新计算曲线。
1993, 25(5): 582-591. doi:10.6052/0459-1879-1993-5-1995-681
断裂过程区应力应变场的数学分析
诸艾, 王自强
本文将条状分离区看作是位错连续分布区域,利用复变函数理论及切比雪夫多项式级数展开提出了一种统一的数学分析的方法,用以对均匀材料裂纹前方分离过程区的非线性效应进行有效的,精确的解析分析。避免以前各种模型一般都需要借助于有限元法或其他离散方法才能得到数值解答的难点。本文利用这一新方法,对断裂过程区是内聚力模型,条状屈服区模型的裂纹问题,受约束金属薄膜的裂纹问题,进行了分析计算,并与已有的结果进行了比较,得到了满意的结果。
1993, 25(5): 591-605. doi:10.6052/0459-1879-1993-5-1995-682
刚性微粒填充的高聚物非线性粘弹性本构关系的微力学分析
杨黎明, 王礼立, 朱兆祥
在应变具有可加性条件下,本文分析表明Eshelby线性微力学理论,包括其等效包含体方法和相应的平均化方法可推广应用于研究高刚度微粒填充高聚物的非线性粘弹性本构关系。
1993, 25(5): 606-614. doi:10.6052/0459-1879-1993-5-1995-683
光滑平面上对称充液腔体定常转动态的稳定性、分叉和突变
朱如曾
本文对形体旋转对称,重心位于对称轴上,并充满粘性均匀液体的对称陀螺在光滑水平面上的运动,给出其定态转动(特别着重斜转态)在各种参数条件下的数目,取向角及Румянцев-Movchan意义下的稳定性。将角动量竖直分量的平方M~2取为控制参数,对定态转动得到三种分叉类型和相应的突变方式。考虑到不可避免地存在微弱摩擦力矩会导致M~2的极缓慢衰减,本文根据分叉突变分析,避开了繁琐的动力学论证,对于初始处于零章动角的稳定准竖立正转定态的陀螺,证明只存在两种不同的倾倒方式。这是突变理论在充液腔体旋转运动问题上的有理论和实际意义的应用。此外,得到的q_4支对陀螺的稳定性控制具有实际意义。
1993, 25(5): 615-622. doi:10.6052/0459-1879-1993-5-1995-684
凝聚态物质振动-平动能量弛豫过程的分子动力学模拟
丁家强, 陈致英
本文利用分子动力学计算机模拟方法,研究了稠密态双原子分子振动-平动弛豫速率与分子离解能、密度和温度的关系。发现振动弛豫速率随着分子离解能的增高而下降。这一现象与由光谱数据得到的结果是一致的。它可以用振动频率的下降来解释;分子振动弛豫速率随密度增大而加快,在我们所作的范围内,似乎看不到弛豫速率与温度有关。
1993, 25(5): 623-627. doi:10.6052/0459-1879-1993-5-1995-685
等速上仰翼型尾部流动观察及动态失速机理探讨
孙茂, 王家禄, 连淇祥
在尾缘处置氢气泡铂丝,观察了上仰翼型自尾缘流入尾迹的涡层。基于尾涡层及(以往)上翼面分离涡的观察,用涡动力学理论,探讨了动态失速的机理,并解释了新的失速现象。
1993, 25(5): 628-631. doi:10.6052/0459-1879-1993-5-1995-686
翼型大攻角状态下表面吸气驻涡增升的数值模拟实验
李锋, 汪翼云, 崔尔杰
用数值模拟方法给出了翼型大攻角状态表面吸气后绕翼型流动的某些新现象并对流场的特性进行了机理性研究,其中包括吸气对翼型背风面分离涡的驻涡增升作用;吸气孔位置对流场的影响;不同吸气强度以及间歇式吸气的增升效应。数值模拟的出发方程为N-S方程,差分格式为Beam-Warming格式。数值实验表明:(1)吸气可有效地提高翼型大攻角状态下的升力;(2)在一定吸气强度下吸气可使翼型背风面上涡的非定常脱落现象消失从而起到驻涡作用;(3)吸气孔位置在翼面的中部附近增升效果较好;(4)在一定范围内吸气强度越强其升力越高;(5)间歇式吸气也可提高平均升力,但引起升力的波动。
1993, 25(5): 632-637. doi:10.6052/0459-1879-1993-5-1995-687
部分充液转子受侧向激励的精确解
陶明德, 张文
本文讨论当部分充液转子受到侧向激励时,作用在转子上的扰动力。首先我们在和转子固连的旋转坐标系中证明了扰动流动是无旋的,然后在分析中把整个流动分解为常涡量的定常流动和无旋的扰动流动。求得了自由面和作用在转子上的合力的显式表达式。可见对于某一给定的充液比,存在两个临界频率。
1993, 25(5): 638-642. doi:10.6052/0459-1879-1993-5-1995-688
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