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2002年  第34卷  第1期

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论文
再入飞行器湍流尾迹流场研究
于明, 牛家玉
再入飞行器湍流尾迹流场状况, 直接关系到飞行器的雷达散射特性. 对再入飞行器湍流尾迹等离子体场理论模型, 试图通过湍流模式理论来表达, 即使用k-ε-g模型方程来封闭平均化的全Navier-Stokes方程, 从而准确获得流动平均场和脉动场信息. 使用的N-S平均方程由质量加权平均过程产生, 湍流模型方程也经过可压缩性修正. 真实气体效应重点考察空气处于局部热化学平衡状态. 流动控制方程运用一个二阶TVD格式的有限体积法求解. 以一典型小钝锥体零攻角再入飞行为例, 计算了在两种高程(H=40km和H=30km)条件下的高超声速湍流尾迹流场. 获得的尾迹流场参数与流动物理状况符合, 并且湍流脉动参数与已有相应的实验结果定性一致, 初步证实该方法合理.
2002, 34(1). doi: 10.6052/0459-1879-2002-1-2000-197
剪切湍流大尺度相干结构的模式研究
符松, 安智勇
发展了一种计算剪切湍流大尺度相干结构的新模式. 该模式的基础是认为大尺度相干结构为湍流场中流体脉动能量增长最快的那部分, 且包含大部分的湍流脉动能量. 在此基础上, 通过对湍流相干能量方程的推演, 建立了描述大尺度相干结构的特征控制方程, 并应用Chebyshev多项式法求得湍流相干能量的最大增长率在波数空间的分布, 从而获得对应的大尺度相干结构. 应用该模式研究了槽流和一自然对流中的大尺度相干结构, 得到的近壁区流动结构与实验现象十分接近.
2002, 34(1). doi: 10.6052/0459-1879-2002-1-2000-287
多体系统动力学求解与动画输出的并行处理
刘勇, 洪嘉振
在介绍了多体系统动力学的建模方法及数值仿真的原理之后, 着重介绍如何利用局域网的技术, 在多台计算机之间实现数值求解和动画计算与输出的并行处理. 用一个柔性索动力学仿真算例, 论证了该技术的可行性, 为多体系统动力学仿真的并行处理打下了基础.
2002, 34(1). doi: 10.6052/0459-1879-2002-1-2000-046
SH波绕界面孔的散射
何钟怡, 樊洪明, 刘有军
用波函数展开方法研究了SH波绕界面孔的散射问题. 由入射、反射和透射波组成的自由波场与孔的散射场叠加成总波场. 按照一定方式将两个半平面散射波场延拓于全平面, 通过Hankel-Fourier展开方法求得了任意形状孔散射场的级数解. 以椭圆形孔为例计算了孔边缘的动应力集中系数.
2002, 34(1). doi: 10.6052/0459-1879-2002-1-2000-069
横向磁场激励下铁磁梁式板的混沌运动分析
高原文, 周又和, 郑晓静
在磁体力分布的磁弹性理论模型和磁场准静态假定模式基础上, 对于处在周期时变磁场中的不可移简支铁磁梁式板非线性磁弹性动力特性进行定性与定量分析. 首先利用磁场的摄动技术和结构变形的模态法, 导出了关于模态坐标的非线性动力方程;然后利用Melnikov方法, 从理论上给出这一磁弹性动力系统可能出现混沌运动的必要条件及参数范围;最后采用变步长Runge-Kutta数值积分方法对其磁弹性相互作用的混沌现象进行了定量搜索与模拟, 并利用其轨迹的Poincaré截面图与Liapunov指数加以判断. 结果表明磁弹性简支梁式板在横向周期时变磁场中存在混沌吸引子, 且在机械阻尼很小时其混沌吸引子表现出稠的特性.
2002, 34(1). doi: 10.6052/0459-1879-2002-1-2000-096
渗流气体滑脱现象与渗透率变化的关系
陈代询
2002, 34(1). doi: 10.6052/0459-1879-2002-1-2000-143
一种黏弹塑性统一本构模型
冯明珲, 吕和祥, 郭宇峰
经过对大量有关统一本构模型的文献资料分析, 指出了现有统一本构模型存在的问题, 并通过对材料实验数据的分析, 指出了黏弹性现象在实验中的表现, 并据此将黏弹性引入到弹性黏塑性统一本构模型[1]之中, 建立了黏弹塑性统一本构模型, 通过模型的数值模拟证明:模型计算结果无论在变形趋势上, 还是在数值精度上都与实验数据符合得很好, 克服了此前统一本构模型存在的问题. 黏弹塑性统一本构模型的产生将统一本构理论的内涵扩大到黏弹性范围, 进而构造了一个黏弹塑性理论的新框架.
2002, 34(1). doi: 10.6052/0459-1879-2002-1-2000-163
单一倾斜热线探头在三维湍流场中的应用
王凯建
研究的目的是确立用单一倾斜热线探头进行三维湍流测试的基础技术. 在阐明基本原理, 基础方程式的基础上, 对比实验结果, 证明应用所阐明的方法、用单一倾斜热线探头进行三维湍流测试是切实可行的. 对边界层壁面附近的测试结果表明考虑平均速度和变动速度的高次相关项后可以得到更加精确的实验结果.
2002, 34(1). doi: 10.6052/0459-1879-2002-1-2000-203
Wada分形吸引域边界上的混沌鞍
洪灵, 徐健学
应用广义胞映射图论(Generalized Cell Mapping Digraph)方法, 数值地研究Thompson的逃逸方程在最佳逃逸点附近的分岔. 发现了嵌入在Wada分形吸引域边界上的混沌鞍, 混沌鞍是状态空间不稳定(非吸引)的混沌不变集合, Wada分形吸引域边界是具有Wada性质的边界, 即吸引域边界上的任意点也同时是至少两个其它吸引域的边界点, 称为Wada域边界. 我们证明Wada域边界上的混沌鞍导致局部鞍结分岔具有全局不确定性结局, 研究了Wada域边界上混沌鞍的形成与演化, 证明最终的逃逸分岔是混沌吸引子碰撞混沌鞍的边界激变.
2002, 34(1). doi: 10.6052/0459-1879-2002-1-2000-239
四元数的一种新的代数结构
姜同松
在四元数力学的数学方法研究中,首次引入了友向量的概念,借助四元数的复表示方法,进一步研究了四元数力学中的系列数值计算问题,给出了相应问题的简单计算和论证方法,建立起了一套四元数力学的简单数学方法.
2002, 34(1). doi: 10.6052/0459-1879-2002-1-2000-252
纳米晶铜单向拉伸变形的分子动力学模拟
文玉华, 周富信, 刘曰武
纳米材料是由尺度在1~100nm的微小颗粒组成的体系, 由于它具有独特的性能而备受关注. 本文简要地回顾了分子动力学在纳米材料研究中的应用, 并运用它模拟了平均晶粒尺寸从1. 79~5. 38nm的纳米晶体的力学性质. 模拟结果显示:随着晶粒尺寸的减小, 系统与晶粒内部的原子平均能量升高, 而晶界上则有所下降;纳米晶体的弹性模量要小于普通多晶体, 并随着晶粒尺寸的减小而减小;纳米晶铜的强度随着晶粒的减小而减小, 显示了反常的Hall-Petch效应;纳米晶体的塑性变形主要是通过晶界滑移与运动, 以及晶粒的转动来实现的;位错运动起着次要的、有限的作用;在较大的应变下(约大于5%), 位错运动开始起作用;这种作用随着晶粒尺寸的增加而愈加明显.
2002, 34(1). doi: 10.6052/0459-1879-2002-1-2000-328
面外剪切下各向异性三相椭圆夹杂中均匀应力
王旭, 沈亚鹏
论证了只要合适选择中间界面层的弹性常数, 各向异性线弹性固体在远场均匀反平面剪切应力作用下三相椭圆夹杂内椭圆上仍存在均匀应力场. 讨论了内外两椭圆除过其中心相同外无其它任何几何限制条件. 所给出的数值算例显示出该结论的正确性. 该方法为纤维增强复合材料的设计提供了一条新途径.
2002, 34(1). doi: 10.6052/0459-1879-2002-1-2000-393
一类非自治滞后-自激系统的主共振与锁模现象
丁千, 陈予恕, 叶敏, 梁以德
研究一类受外激励作用的滞后-自激系统(van der Pol系统)的振动. 对于主共振情况, 用平均法求出了稳态响应方程, 揭示了响应与系统参数的关系. 结果表明, 外激励的影响占主导地位, 滞后因素对非线性共振频率有影响, 而自激因素使得周期解在偏离非线性共振频率后发生Hopf分岔, 转变为概周期运动. 通过用环映射法求得旋转数, 揭示了主共振前、后的概周期运动中存在的锁模现象, 其阶数分布符合Farey树规律. 研究表明, 锁模振动因滞后非线性因素而产生. 随着滞后参数值(代表滞后程度)增大, 各阶共振特别是亚谐振动的存在能力增强, 对系统结构会带来较大影响.
2002, 34(1). doi: 10.6052/0459-1879-2002-1-2000-443
压电材料椭圆切口的力学分析
邓其林, 王自强
在线性压电本构方程框架下, 用复势函数方法对椭圆切口模型进行了精确的数值计算. 完整地考虑了各向异性力电耦合效应以及切口内不同电介质的介电性质. 给出了切口内部不同介电性质对压电材料内部应力的影响. 指出了Sosa文章里的一些计算错误. 由于现在文献中很少有关于电导通边界条件下理论解的数值结果, 所以本文同时提供了不同电边界条件下的理论解的数值结果. 最后通过最小势能原理建立了8结点有限元模型, 对椭圆切口问题进行了计算并与理论解进行了仔细比较.
2002, 34(1). doi: 10.6052/0459-1879-2002-1-2001-071
基于正则结构的各向异性损伤演化律
杨强, 吴荣宗, 周维垣
2002, 34(1): 47-55. doi: 10.6052/0459-1879-2002-1-1999-320
饱和地基上含刚核弹性圆板的竖向振动分析
陈胜利, 陈龙珠
2002, 34(1): 77-86. doi: 10.6052/0459-1879-2002-1-1999-193
用p-V指数关系确定血管壁的周向应力
柳兆荣, 滕忠照, 覃开蓉
2002, 34(1): 87-95. doi: 10.6052/0459-1879-2002-1-1999-363