力学学报

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陈大伟马小亮杨国伟

旋成弹体在大攻角超声速流动中其迎风面上有时会出现一种迎风激波. 采用非定常雷诺平均的Navier-Stokes方程以及两方程k\omega-sst和代数B-L湍流模型成功地模拟了该现象，验证了该迎风激波是由于流场主旋涡导致超声速流动偏移造成的涡诱导激波的一部分的结论.

2006, 38(6): 721-732. doi: 10.6052/0459-1879-2006-6-2005-251

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同位网格摄动有限体积格式求解浮力驱动方腔流

代民果高智

利用对流扩散方程的摄动有限体积格式，在Rayleigh数从10$^{3}$到10$^{8}$的范围内对浮力驱动方腔流动问题作了数值模拟. 对流扩散方程的摄动有限体积格式具有一阶迎风格式的简洁形式，使用相同的基点，重构近似精度高，特别是两相邻控制体中心到公共界面的距离相等或不相等，PFV格式公式相同等优点. 在数值模拟中，无论均匀网格还是非均匀网格均获得与DSC方法、自适应有限元法、多重网格法等Benchmark解相符较好的数值结果，证明UPFV格式对高Rayleigh数对流传热问题的适用性和有效性.

2006, 38(6): 733-740. doi: 10.6052/0459-1879-2006-6-2005-072

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吹吸扰动对壁湍流相干结构的影响

夏振炎姜楠王振东舒玮

采用热线风速仪测量受吹吸扰动的壁湍流边界层的流向速度，用傅里叶变换和子波变换研究吹吸扰动对壁湍流能谱的影响，结果显示施加的低频扰动使边界层内层大尺度结构的能量减少，小尺度结构的能量有所增强，远离壁面时扰动强度逐步衰减直到在外层中消失；通过VITA法和子波变换法检测猝发事件，表明该扰动降低了猝发强度，使猝发周期延长，条件平均速度波形的幅值降低、持续时间变短，说明扰动明显抑制了相干结构的猝发过程. 利用子波变换可以实现湍谱分析，能有效检测猝发中的湍流结构，是一种客观的分析工具.

2006, 38(6): 741-748. doi: 10.6052/0459-1879-2006-6-2005-109

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简单Green函数法模拟三维水下爆炸气泡运动

姚熊亮张阿漫

假定水下爆炸气泡脉动阶段的流场是无旋、不可压缩的，运用势流理论导出气泡边界面运动的控制方程，采用高阶曲面三角形单元离散三维气泡表面，用边界积分法求解气泡的运动. 并将计算结果与Rayleigh-Plesset气泡模型和试验数据进行对比分析，分析结果表明高阶曲面单元能够高精度的模拟水下爆炸气泡运动，且比线性单元有多方面的优越性.分别模拟了有、无重力场和刚壁时对气泡运动的影响，并预测了气泡在流场中膨胀、坍塌、迁移、射流形成等重要动力学行为，同时建立了水下爆炸气泡与圆柱筒相互作用的三维模型，模拟了自由液面、圆柱筒附近三维气泡的动力学特性.

2006, 38(6): 749-759. doi: 10.6052/0459-1879-2006-6-2005-598

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基于Boussinesq方程的波浪模型

马小舟董国海滕斌

从欧拉方程出发，提供了另一种推导完全非线性Boussinesq方程的方法，并对方程的线性色散关系和线性变浅率进行了改进. 改进后方程的线性色散关系达到了一阶Stokes波色散关系的Pad\'{e}[4,4]近似，在相对水深达1.0的强色散波浪时仍保持较高的准确性，并且方程的非线性和线性变浅率都得到了不同程度的改善. 方程的水平一维形式用预估-校正的有限差分格式求解，建立了一个适合较强非线性波浪的Boussinesq波浪数值模型. 作为验证，模拟了波浪在潜堤上的传播变形，计算结果和实验数据的比较发现两者符合良好.

2006, 38(6): 760-766. doi: 10.6052/0459-1879-2006-6-2005-144

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直立码头前船波浪力耦合计算模型

王大国邹志利唐春安

建立了外域用Boussinesq方程、内域用刚体运动方程的直立码头前二维船剖面波浪力的时域计算耦合模型，内域与外域在交界面的匹配条件是流量连续和压力相等. 进行了相关模型实验，并把计算结果与实验结果进行了对比. 推导了船体与水底和直立码头之间间隙内流体运动的自振频率，研究了间隙内流体运动的共振现象.

2006, 38(6): 767-775. doi: 10.6052/0459-1879-2006-6-2005-418

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燃烧室两相流场亚网格燃烧模型的研究

颜应文赵坚行张靖勇刘勇

在三维任意曲线坐标系下采用不同的亚网格燃烧模型对环形燃烧室火焰筒气液两相湍流瞬态反应流进行大涡模拟. 计算中所采用的数学度模型有：k方程亚网格尺度模型估算亚网格湍流黏性；热通量辐射模型估算辐射换热，分别采用亚网格EBU燃烧模型(E-Amodel)、亚网格二阶矩输运方程模型(SOM)和亚网格二阶矩代数模型(SOM-A)估算化学反应速率. 并在非交错网格系统下气相采用SIMPLE算法和混合差分格式求解，液相采用Lagrange处理，并用PSIC算法对其进行求解. 通过实验结果和计算结果的比较，表明在三维任意曲线坐标系下对燃烧室火焰筒两相湍流油雾燃烧流场进行大涡模拟，3种不同的亚网格燃烧模型都能真实反映两相湍流化学反应流流动及实际燃烧过程，而采用亚网格二阶矩输运方程模型稍优于其他两种亚网格燃烧模型.

2006, 38(6): 776-784. doi: 10.6052/0459-1879-2006-6-2005-040

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关于交通流中扰动传播和发展的数值模拟

吴正

针对不同拥挤程度交通流中扰动的传播和发展，进行了系统的数值模拟研究.讨论了PW模型、一维管流模型、单侧传播模型等几种典型交通流模型的不同特征；指出了不同差分格式对数值结果的影响；也分析了数学模型中不同形式的平衡函数的作用. 结果发现在适当的数学模型、平衡函数和离散格式下，能够对交通流中扰动的传播和发展，特别是扰动波的传播速度，取得与实际测量数据相当接近的模拟效果. 建议了分别适用于不同密度交通流的计算格式.

2006, 38(6): 785-791. doi: 10.6052/0459-1879-2006-6-2005-392

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黏弹性层合圆柱壳的蠕变分岔屈曲

彭凡傅衣铭

采用Boltzmann积分型本构关系描述铺设单层的黏弹性力学行为，基于DMV扁壳假定和K\'{a}rm\'{a}n-Donnell几何非线性关系，研究了对称铺设黏弹性层合圆柱壳的前屈曲变形特征和分岔蠕变屈曲. 对玻璃纤\linebreak维/环氧树脂基复合材料层合圆柱壳的分析结果表明，在前屈曲阶段，挠曲变形和环向薄膜力随时间的变化趋势主要取决于圆柱壳的铺设方式，可以呈现完全相反的变化特征；层合短圆柱壳两端的边界条件对其蠕变分岔屈曲行为有决定性的影响，径厚比的增加将使分岔形式的延迟失稳现象更加明显.

2006, 38(6): 792-798. doi: 10.6052/0459-1879-2006-6-2005-534

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地磁环境下结构变形引起的扰动磁场

秦飞闫冬梅张晓峰

基于磁弹性相互作用的线性化理论，针对地磁环境特点，忽略磁场对结构位移的影响而仅考虑位移对磁场的耦合作用，通过将位移梯度引入变形后界面外法线矢量方法，给出了变形引起的扰动磁场计算的定解场方程和界面衔接条件，并计算了符拉芒问题的变形扰动磁场. 结果表明，变形扰动磁场完全取决于位移梯度在界面外法向上的投影；扰动场强与外力成正比；空气中扰动磁场的法向强度和切向强度分布特征明显不同，法向强度在力作用点对称分布，并且在力作用点处存在奇点；切向强度则呈反对称分布，在力作用点处发生突变.

2006, 38(6): 799-806. doi: 10.6052/0459-1879-2006-6-2005-246

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基于凸模型的结构非概率可靠性优化

亢战罗阳军

基于不确定性的凸模型描述，研究考虑非概率可靠性指标约束的结构优化问题. 该优化模型是一个内层优化为极小极大问题的嵌套优化模型. 为了有效地求解该模型，提出了一种基于目标性能的优化方法，通过寻找目标性能点来判断约束的满足情况，从而避免直接计算以极小极大(min-max)问题定义的非概率可靠性指标. 提出的数值方法可处理材料、几何及载荷等不确定性参数，并且目标性能值的灵敏度计算公式简便，算法稳定. 数值算例验证了所提出方法的正确性，也表明算法比文献中已有方法更为有效。

2006, 38(6): 807-815. doi: 10.6052/0459-1879-2006-6-2005-629

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关于注意和记忆的神经动力学机制

王如彬张志康余婧

利用随机的相变动力学理论研究了一个具有不同相位的神经振子群模型，并考察神经振子群对刺激信息的处理及神经编码的动态演化. 通过对动力学模型的数值分析，在二维相空间上描述了神经元集群内不同振子簇发放动作电位时，数密度随时间演化的图像. 数值分析的结果表明该模型能够用来描述注意和记忆的神经动力学机制，并且证明了只有高维的神经动力学模型才能更深刻地描述神经元集群的动力学特性，而以往的编码模型丢失了大量有用的神经信息.

2006, 38(6): 816-824. doi: 10.6052/0459-1879-2006-6-2005-600

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流管声传播与膜结构相互作用的机理研究

王晓宇孙晓峰

以等价分布源方法为基础研究流管声传播与膜结构相互作用的机理. 根据广义格林函数给出任意截面管道的通用模型. 并在此基础上研究了结构参数、流动马赫数、高阶模态波对膜结构消声器降噪量及临界频率的影响. 此外，还讨论了流体介质对声波与膜片相互作用的影响，可以看出膜结构消声器在水下也能得到广泛的应用.

2006, 38(6): 825-830. doi: 10.6052/0459-1879-2006-6-2005-290

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纳米晶钽在单向拉伸载荷下的分子动力学模拟

潘志亮李玉龙

利用分子动力学方法模拟了纳米晶钽在单轴拉伸载荷作用下的微观结构演化情况.结果表明纳米晶钽在塑性变形过程中可以发生从BCC到FCC, HCP结构的应力诱导相变. FCC结构原子百分比的最大值和试样的抗拉强度成线性关系，据此可推出一个相变发生的临界应力值. 应变率越大，相变滞后于应力越严重. 当应变达到一定值时，试样会发生晶间断裂现象，定量分析发现纳米晶钽晶间裂纹初始形成应变不受平均晶粒尺寸的影响，而与应变率和模拟温度有着密切的关系.

2006, 38(6): 831-834. doi: 10.6052/0459-1879-2006-6-2005-607

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套管-水泥环-地层应力分布的理论解

殷有泉陈朝伟李平恩

利用弹性力学理论研究地应力场中套管-水泥环-地层系统应力分布的理论解, 在求解过程中，将原问题分解为两个相对简单的子问题. 考虑到套管井系统是层状结构的特点，且各层受力情况具有相似性，进一步地，基于两个弹性力学平面应变基本问题的解，采用结构力学的求解思想，由位移连续条件分别求得了两个子问题的解，最后由叠加原理得到了原问题的理论解.

2006, 38(6): 835-842. doi: 10.6052/0459-1879-2006-6-2005-625

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改进的遗传算法求解桁架的形状优化

唐文艳袁清珂

提出将改进的遗传算法用于优化具有离散尺寸、连续形状变量的桁架重量.考虑到离散和连续变量的本质，提出了混合编码方法，其中包括二进制和实数编码，整数和实数编码. 采用了凝聚选择法------基于约束和适应度值双重标准，完全适应约束问题的本质. 竞争保留最优个体方法延长了优良个体的寿命，使好基因有更大的机会遗传给下一代. 算例表明改进的遗传算法是可行且有效的.

2006, 38(6): 843-849. doi: 10.6052/0459-1879-2006-6-2006-056

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随机不平顺激励下磁浮车辆轨道梁动力响应

时瑾魏庆朝万传风邓亚士

建立了高速常导磁浮交通车辆轨道梁空间耦合模型，探讨了合理的磁浮线路功率谱形式，利用分离迭代的数值积分方法求解了大规模非线性耦合动力方程. 利用计算结果分析了随机不平顺对系统动力学指标影响规律，并采用功率谱密度曲线进行了谱分析，得到了高速磁浮交通车梁耦合系统随机振动的基本规律.

2006, 38(6): 850-857. doi: 10.6052/0459-1879-2006-6-2005-493

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