EI、Scopus 收录
中文核心期刊
快速检索 年期检索 高级检索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

2009年  第41卷  第3期

栏目
  上一期 | 下一期 
显示方式:
研究论文
高压下液体微管道流动的摄动分析
李舰 张劲柏 李椿萱
应用参数摄动法对可压缩N-S方程进行渐近展开，并取其零阶近似对高压下微管道液体流动特性进行了分析．对任意截面形状和面积的微管道，在等温流动假设下将其截面形状、滑移长度等对解的贡献转化为求解该截面的格林函数，并给出等截面圆形微管道流动的零阶近似解．以此分析可压缩性、黏性以及壁面滑移等因素对高压下液体微管道流动特性的影响，进一步揭示了高压驱动下液体微管道流动偏离经典Hagen-Poiseuille(HP)理论的原因．
2009, 41(3): 289-299. doi: 10.6052/0459-1879-2009-3-2008-276
PDF
双圆柱绕流特性的模拟研究
刘向军 张健 林超
采用格子Boltzmann方法对低雷诺数下气体绕流圆柱的规律进行了研究. 对比计算了双圆柱在不同圆心距、不同Re数、不同来流速度与双圆柱圆心连线角度的情况下，各个圆柱的受力大小和曳力系数. 结果表明，若Re数为20, 改变圆柱间距，圆柱间距在1.2d和1.4d之间时，下游圆柱所受曳力有极小值；双圆柱间距为1.6d时，双圆柱受到总曳力最小；圆柱间距大于2d时，上游颗粒受到的曳力不再受到下游颗粒的影响. 若圆柱间距为1.2d, 改变雷诺数，Re数在30和40之间，下游圆柱所受曳力有极小值. 另外，来流速度角度对圆柱的受力影响很大. 上述规律为低Re数下圆柱绕流的深入研究与应用打下基础.
2009, 41(3): 300-306. doi: 10.6052/0459-1879-2009-3-2007-494
PDF
界面剪切力作用下波状液膜流的水动力稳定性
叶学民 李春曦 王松岭
液膜流的水动力稳定性作为保障其高效传热传质性能的重要因素之一，受多种因素的制约和影响. 当气液界面处存在因气流流动而产生剪切力作用时，剪切力将通过改变界面处的边界条件，从而影响液膜流动的稳定性. 基于边界层理论，采用积分法建立了剪切力作用下降液膜表面波演化方程，分析了界面剪切力对水动力稳定性的影响. 研究表明，正向剪切力为不稳定性因素，反向剪切力在较小雷诺数时为不稳定因素，在大雷诺数时为稳定性因素；正向剪切力使临界波数和临界波速增大，反向剪切力使其减小；剪切力对临界波速的影响在不同雷诺数下也有所不同.
2009, 41(3): 307-312. doi: 10.6052/0459-1879-2009-3-2007-594
PDF
考虑介质微观非均质特征的乳状液渗流模型
李小波 刘曰武 盛宏至 冯汝勇
油水乳化渗流是三元复合驱和热力采油过程中常见的现象，地层介质的微观孔隙结构特征对乳状液流动有着重要影响. 现有描述乳状液渗流的理论模型都属于确定性方法，只能反映出介质孔隙结构的体积平均效果. 当介质内部微观非均质性相比其尺寸不能被忽略时，采用确定性方法描述会与实验结果存在偏差. 基于连续时间随机游走理论建立了描述乳状液渗流的随机理论模型. 该模型引入反映液滴微观运动特征的跃迁时间和跃迁位移两个概率分布函数来反映多孔介质微观非均质特征. 研究结果表明该模型能很好地刻画实验曲线中出现的与介质尺度相关的拖尾现象，可作为更一般的过滤模型.
2009, 41(3): 313-317. doi: 10.6052/0459-1879-2009-3-2008-027
PDF
定床弯道内水沙两相运动的数值模拟
刘诚 沈永明
在适体同位网格中采用非正交曲线坐标系下的三维k-ε-kp固液两相双流体湍流模型研究弯道内水流和悬浮泥沙运动，主要计算了试验室S型水槽内清水流动的三维流场、120°弯道内水沙两相流动中底沙与底流的运动轨迹以及S型水槽内水沙两相流动的两相流场和泥沙浓度场. 对于S型水槽内清水流动，数值结果与试验结果吻合良好. 120°弯道内水沙两相流动中固液两相的运动轨迹在弯道直线段基本重合，在弯道内泥沙轨迹逐步偏离水体轨迹，其偏离程度随泥沙粒径增大而增大. 从S型水槽内水沙两相流动计算结果中发现泥沙纵向流速在壁面附近比水流纵向速度大，在远离壁面区域比水流纵向速度小；弯道内泥沙横向流速比水流横向流速小；垂向流速在直线段和泥沙沉速相当，在弯道内受螺旋水流影响而变化；两相流速差别随泥沙粒径增大而变大；泥沙浓度呈现下浓上稀的分布，在弯道内横向断面上呈现凸岸大凹岸小的分布，泥沙浓度随泥沙粒径增大而减小.
2009, 41(3): 318-328. doi: 10.6052/0459-1879-2009-3-2007-595
PDF
两层液体Bénard-Marangoni对流的实验研究
李陆军 段俐 胡良 康琦
采用粒子图像测速技术(PIV)对两层流体Bénard-Marangoni对流进行了实验研究. 研究了各种不同厚度比下的临界对流模式，同时研究了在温差变大时向超临界对流模式转化过程. 实验结果表明，界面张力对各种对流模式的形成和转变具有重要的作用.
2009, 41(3): 329-336. doi: 10.6052/0459-1879-2009-3-2008-037
PDF
Taylor补丁对新型动脉旁路移植流场影响的数值分析
冯文韬 蒋文涛 樊瑜波 邓小燕 李晋川 陈君楷
为了研究Taylor补丁对新型(S型)动脉旁路移植术中吻合口处流场的影响，使用数值方法研究了采用Taylor补丁和未采用该补丁的两个S型旁路移植模型内流场的血流动力学差异. 对流速、壁面切应力和切应力梯度等参数进行了比较分析. 结果表明，Taylor补丁对吻合口的流场有显著影响. 采用Taylor补丁的模型其下游吻合口处的流场分布较未采用补丁的模型更均匀，二次流平均流速减小约34.48%，壁面切应力梯度减小约52.22%，从壁面切应力梯度方面分析，这将有助于改善血流动力学分布，抑制动脉粥样硬化. 但从壁面切应力值分析，其动脉底部的壁面低切应力区明显增大，平均壁面切应力值减小30.33%，这又将促使动脉粥样硬化. 因此，Taylor补丁是否对S型搭桥术具有治疗优越性，仅从血流动力学分析尚不能定论，配合数值计算结果进行动物和临床实验研究是十分必要的.
2009, 41(3): 337-341. doi: 10.6052/0459-1879-2009-3-2008-105
PDF
水分子扩散阻力对IPMC致动特性的影响
龚亚琦 樊建平 王乘
基于Tadokoro理论模型，采用有限元方法对离子交换膜金属复合材料(ionic polymer metal composite, IPMC)的电致动特性进行了数值模拟.通过比较求解控制方程中不考虑水分子扩散阻力和考虑水分子扩散力的两种计算模型，着重探讨和比较了水分子扩散阻力对钠离子携带周围水分子的迁移运动规律和变形过程中各个特征物理量的影响. 结果表明，控制方程中增加水分子扩散阻力这一非线性项，对最终的宏观挠曲位移影响并不明显；但是对于钠离子浓度、等效应变、内部平衡力分布等物理量影响很大；这种影响还具有区域性特征，主要集中于电极板附近区域，其他区域影响较弱. 控制方程中增加水分子扩散力可以更准确地描述钠离子在迁移过程各物理量的变化规律.
2009, 41(3): 342-349. doi: 10.6052/0459-1879-2009-3-2008-051
PDF
波动数值模拟的一种显式方法
廖振鹏 刘恒 谢志南
本文提出了波动时域数值模拟的一种新的显式方法，并通过一维非规则网格节点递推公式的建立说明此方法。为了阐明应用此法构建高精度、稳定递推公式的可行性，详细论述了一维均匀网格标量波动数值模拟的精度和稳定性；提出了构建时空精度皆为 阶( 为正整数)的稳定递推公式的技术途径，并以构建二阶(M=1)和四阶(M=2)公式为例予以说明。最后，通过算例详细说明了本文理论结果。
2009, 41(3): 350-360. doi: 10.6052/0459-1879-2009-3-2007-635
PDF
金属射流失稳断裂的理论分析
石艺娜 秦承森
基于Hamilton原理，提出一个包含射流强度、剪切、应变率效应、动力学黏性、表面张力和速度梯度等多因素耦合的金属射流拉伸运动方程，具体分析了各种失稳因素，并由数值解定量给出其影响大小，以及最不稳定波长与初始应变率乘积\lambda_{m}\dot{\varepsilon}_{0} 值的变化范围；给出了射流断裂的时间判据和近似理论公式，计算得到的 t_{b}-\dot{\varepsilon}_{0}曲线与射流实验点、Chou\&Carleone拟合公式三者符合较好.
2009, 41(3): 361-370. doi: 10.6052/0459-1879-2009-3-2007-435
PDF
基于分形的泡沫金属细观结构与尺寸效应研究
何其健 宋宏伟 黄晨光
提出采用分形理论对泡沫金属的细观结构及尺寸效应进行研究的方法. 针对一系列具有不同相对密度和细观结构的泡沫铝，证明了其细观结构在一定尺度内符合分形特征，比较了小岛分维、计盒分维和信息分维等算法对泡沫金属分形表征的适用性，分析了细观结构特征对分维的影响. 结合推广的Sierpinski垫片模型研究了泡沫铝的屈服强度与分维的联系，建立了泡沫铝屈服强度的尺寸效应模型. 研究结果表明，由于引入了表征细观结构特征的分形维数，该模型除能表征屈服强度随试样尺寸的变化规律外，还在一定程度上直接反映了泡沫金属细观结构特征对力学性能的影响.
2009, 41(3): 370-375. doi: 10.6052/0459-1879-2009-3-2008-034
PDF
用于板料成形反向模拟的特殊应力更新算法
唐炳涛 孙德明 王兆清 赵震
提出了一种改进的反向模拟法，以最终构型为研究对象，采用Euler坐标系，基于虚功原理获得有限元列式. 改进的反向模拟法采用了一种基于塑性流动理论的本构方程，可以充分考虑应变历史对塑性变形的影响. 为了避免流动理论应力更新算法过程中关于未知量\Delta\lambda 的非线性方程的求解，引入等效应力思想，无需Newton-Raphson迭代直接计算未知量\Delta \lambda . 盒形件的拉深实例中，传统的基于塑性形变本构方程的反向模拟法和改进的基于塑性流动本构方程的反向模拟法计算结果，分别与基于增量有限元法的正向数值模拟求解器LS-DYNA计算结果进行对比. 通过获得的坯料轮廓、成形极限图、等效应变分布、计算效率等的比较，验证了所提出的基于塑性流动理论本构模型的应力更新算法的有效性.
2009, 41(3): 376-382. doi: 10.6052/0459-1879-2009-3-2007-645
PDF
基于SVM回归的圆柱壳体抗脉冲强度预估模型
何明辉 毛嘉成 范如玉 张平
在小子样结构响应试验数据样本的基础上，利用支持向量机回归的方法模拟了圆柱壳体动态极限应变峰值同壳体几何尺寸和外加脉冲载荷大小的非线性函数关系，同时通过改进的模拟退火单纯形混合算法优化了支持向量机的性能参数，并将支持向量机回归分析的预测性能同BP人工神经网络方法做了比较，验证了具有优化性能参数组合的支持向量机在小样本条件下更好的预测和推广能力. 最后，从支持向量机回归模型导出了大尺寸圆柱壳体抗脉冲载荷的强度极限同自身几何尺寸的多元函数关系，从而为该类型壳体设备抗脉冲载荷的强度分析提供了一个可借鉴的预估模型. 研究结果表明了支持向量机在机械结构的强度预估和可靠性分析等力学领域具有广泛的应用前景.
2009, 41(3): 383-388. doi: 10.6052/0459-1879-2009-3-2007-386
PDF
肌球蛋白II缺失细胞胞质分裂机制研究
李晓娜 安美文 王立 吴文周 陈维毅
哺乳动物细胞胞质分裂过程中伴随着一系列形态学改变，随着分裂沟不断收缩，形成连接两个子细胞的细胞间桥. 间桥不断拉长、变细，直至断裂、生成两个子细胞. 采用细胞力学和形态学测量及分析方法，通过施加肌球蛋白II抑制剂，定量研究了NRK细胞间桥变细动力学; 采用细胞免疫荧光技术, 检测了早期胞质分裂肌动蛋白的分布，揭示肌球蛋白II缺失细胞胞质分裂可能的机制. 结果表明：施加肌球蛋白II抑制剂的NRK细胞, 其整体形态学和细胞间桥形态学曲线明显不同于0.3%DMSO组. 根据流体力学特性和所测量的力学参数对曲线进行模拟发现，表面张力对肌球蛋白II抑制组细胞的间桥动力学曲线轨迹影响很大. 研究结果提示由细胞力学特性决定的拉普拉斯压力和细胞运动共同参与了肌球蛋白II缺失细胞胞质分裂的调节.
2009, 41(3): 389-398. doi: 10.6052/0459-1879-2009-3-2008-656
PDF
广义密度演化方程的δ函数序列解法
范文亮 李杰
随机动力系统响应或状态向量的概率密度函数一般遵循概率密度演化方程，如Liouville方程、FPK方程和Dostupov-Pugachev方程，但是上述方程均属于高维偏微分方程，求解相当困难. 基于概率守恒原理的随机事件描述导出的广义密度演化方程，其维数与系统自由度无关，为随机动力系统分析提供了可能的途径. 从广义密度演化方程的形式解出发，引入δ函数的渐近序列，获得了广义密度演化方程的一种新的数值解法------广义密度演化方程的δ序列解法. 将建议方法与非参数密度估计进行了对比，指出非参数密度估计是该方法的一个特例. 最后，分别采用重构实例和演化实例验证了该方法在一维和多维情形下的有效性.
2009, 41(3): 398-409. doi: 10.6052/0459-1879-2009-3-2007-657
PDF
柔性梁受迫振动时滞变结构控制的试验研究
陈龙祥 蔡国平
时滞反馈控制是一种利用时滞进行系统控制的策略，目前对该控制策略的研究多是在理论上进行探讨，少有试验研究报道. 以受简谐激励的柔性悬臂梁为对象，开展时滞反馈控制的试验研究，给出了一个多时滞控制律的设计方法. 首先给出悬臂梁系统含有时滞项的控制模态状态方程; 然后对方程进行离散化和一种特殊的状态变量增广，得到形式上不含有时滞项的标准差分方程; 最后使用离散变结构控制的方法设计控制律. 试验中采用压电片作为作动器和外界激励，应变片作为传感器，分别考虑单时滞和双时滞的情况，通过试验验证了时滞反馈控制的可行性和有效性.关键词：柔性悬臂梁；变结构控制；时滞；实验
2009, 41(3): 410-417. doi: 10.6052/0459-1879-2009-3-2008-459
PDF
简报
基于神经网络技术的乘波体优化设计
张锋涛 崔凯 杨国伟 崔媛媛
乘波体是高超声速飞行器的主要组成部分，也是飞行器产生升力的主要部分. 针对基于计算流体动力学(CFD)分析的乘波体优化设计问题，引入人工神经元网络响应面方法. 选取一定数量的乘波体外形，进行气动性能分析后，利用乘波体的外形控制参数和气动参数做为训练样本对乘波体进行训练. 利用这些训练样本对人工神经网络进行训练. 在优化计算中以充分训练的神经网络替代CFD分析，发展了一种基于神经网络技术的乘波体优化设计方法.利用该方法在马赫数6、雷诺数7\times 10^6条件下，分别对乘波体进行了最大升阻比的单目标和综合考虑升阻比、容积及表面积的多目标优化. 计算结果表明，采用神经网络响应面技术可在保证计算稳定性的条件下有效提高计算效率.
2009, 41(3): 418-424. doi: 10.6052/0459-1879-2009-3-2008-422
PDF
星形裂纹的应力分析
陈柱 刘官厅 关璐
利用复变函数的方法, 通过构造适当的保角映射研究了星形裂纹的平面弹性问题,给出了裂纹尖端I型与II型问题应力强度因子的解析解.并由此模拟出了经典的Griffith裂纹,共点均匀分布三裂纹,十字裂纹,对称八裂纹问题.
2009, 41(3): 425-430. doi: 10.6052/0459-1879-2009-3-2007-528
PDF
一种变位移约束限的结构拓扑优化方法
荣见华 邢晓娟 邓果
针对仅有位移约束和重量最小的结构拓扑优化问题, 基于ICM(独立、连续、映射)方法思路,提出了一种变位移约束限的结构拓扑优化方法. 在每一轮子循环迭代求解开始时,为了控制拓扑设计变量的变化量, 形成和引进了新的位移约束限. 另外,建立了单元删除阈值和几轮迭代循环的单元删除策略. 为了确保优化迭代中结构非奇异和方法具有增添单元的功能,在结构孔洞和边界周围引入了一层人工材料单元,并建立了一套有效结构信息到结构最大设计域信息的映射转换方法. 结合对偶求解方法,形成了一种新的连续体结构的拓扑优化方法. 给出的算例表明该方法没有目标函数的振荡现象,且验证了该方法的正确性和有效性. 关键词：拓扑优化; 位移约束; 连续体结构; ICM方法; 渐进结构优化;
2009, 41(3): 431-439. doi: 10.6052/0459-1879-2009-3-2007-418
PDF
串联电气设备支架隔震体系地震响应半解析法
杜永峰 刘彦辉 李慧
通过并联橡胶隔震支座，建立串联高架电气设备支架隔震体系及力学模型，应用分布参数梁振动理论, 通过边界条件引入集中参数，推导其频率方程，并用数值方法求得频率及振型. 应用Betti定律，推导具有集中分布参数柔性节点的多节电瓷型高压电气设备的正交条件，得到广义质量及广义载荷. 将该串联隔震体系的非比例阻尼分解为比例阻尼部分和非比例阻尼部分，应用Hamilton原理推导出非比例阻尼部分等效振型阻尼比，实现串联电气设备支架隔震体系振动方程的解耦，然后通过振型叠加法求得结构的地震响应. 最后应用该半解析法与有限元数值积分法对一330kV电压互感器地震响应进行分析. 结果表明:该隔震体系能显著减小电气设备的地震响应，同时该半解析法求解的地震响应与有限元数值积分求解的结果相一致，说明该隔震体系的有效性与该半解析方法求解非比例阻尼串联电气设备支架隔震体系地震响应的正确性.
2009, 41(3): 440-448. doi: 10.6052/0459-1879-2009-3-2007-658
PDF

下载中心

作者中心

版权所有 © 《力学学报》编辑部备案号：京ICP备05039218号-1

通讯地址：北京市海淀区北四环西路15号邮政编码：100190

联系电话：010-62536271

邮箱：lxxb@cstam.org.cn

RSS

本系统由 北京仁和汇智信息技术有限公司 开发    百度统计