加速运动参考系的引力效应对相对论速度合成定理的影响

证明了由联系两个相互运动的惯性参考系的洛仑兹变换得出的爱因斯坦相对论速度合成定理在运动参考系存在加速度时仍然成立 。

无变形网格下运动参考系求解平动流固耦合问题

为模拟平动涡激振动,采用一种无变形网格的计算方法。通过运动参考系模拟整个求解域的运动,结合非结构网格下高精度算法,在NS方程中引入运动参考系引起的对流项及采用新的边界处理方式,通过构造合理的计算求解域,对低雷诺数下(Re=200)圆柱涡激振动进行了模拟,得到了圆柱涡激振动振幅以及详细流场结构,与实验结果和数值结果相比都得到了很好的一致性。并对不同阻尼比、频率比等参数进行研究,详细对比了不同振幅下尾流结构特征。结果证明了该计算方法是可行的、准确的。

动能定理不依赖惯性参考系选取的证明

大多数大学物理教材仅将动能定理简单地描述为"动能定理的形式不依赖于惯性参考系",而没有给出严格的证明,这使得学生难以真正理解动能定理.针对这一问题,本文首先利用不同惯性参考系之间的速度变换方法证明了动量定理形式不依赖于参考系的选取,然后基于此证明并利用类似的方法严格证明了动能定理形式不依赖于参考系的选取.该结果不仅能够丰富大学物理的教学内容,有利于学生全面掌握动能定理,而且还有助于提高学生的创新思维.

巧选参考系简化解题过程

在研究物体运动时，参考系的选择很重要，同一物体的运动参考系选择不同，运动状态一般不同。巧选参考系可简化物理情境和解题过程。中学阶段一般应用牛顿运动定律解题，而牛顿定律适用于惯性系。如果我们选择参考系不是惯性系，那么应如何处理呢？为简化问题下面我们只讨论参考系做平动的情况。

巧用参考系突破物理题难点

有些关于运动的问题，选择地球外的运动物体为参考系（称作运动参考系），可使问题的分析简化。

导管桨水动力特性的数值研究

为了研究导管桨的推力、转矩和效率等关键水动力参数与进速系数之间的关系,本文采用计算流体力学技术(computational fluid dynamics,CFD)分析导管对螺旋桨水动力特性的影响。在建立导管桨的计算模型时,采用了全结构化网格技术,螺旋桨和导管之间的相对运动通过运动参考系(moving reference frame,MRF)方法实现。本文以JD7704+Ka4-55导管桨为例,分析其定常水动力性能,用试验结果对数值计算结果进行了初步验证,进而研究了不同导管长度和叶稍间距时导管桨的水动力特性,并探讨了斜流对导管桨推力、转矩和效率的影响。结果表明:导管桨在低进速下由导管所产生的推力会有较大提升,导管的存在能够显著减小斜流中螺旋桨推力和转矩的脉动。

螺旋桨在均匀流场中的非定常水动力数值模拟

采用滑移网格技术,使用基于求解RANS方程的CFD软件数值模拟均匀流场中的螺旋桨非定常水动力性能。为了真正实现螺旋桨的旋转运动,在计算过程中采用定长多运动参考系模型计算出初始流场,再用滑移网格模型完成整个计算。数值计算得到的推力系数和转矩系数与实验结果吻合良好,验证了该方法应用于螺旋桨水动力性能研究的可行性。

仿生尾缘对导管桨推进性能的影响

本文依据仿生学原理,在JD75导管后半段增加锯齿状突起以优化导管内部流场、回收部分尾流场能量,从而提高导管螺旋桨的推进性能。结合SST k-ω模型和运动参考系方法,通过计算流体动力学软件计算了Ka4-5508+JD75型导管桨的水动力系数,并与实验值对比,验证此混合型网格划分方法的可靠性。采用控制变量方法探究尾缘突起个数、尾缘长度和尾缘倾斜角度对仿生尾缘导管桨推进性能的影响。研究发现:仿生尾缘导管桨的推力系数和扭矩系数相较传统导管桨最大分别可提升32.4%和24%,推进效率在进速系数为0.7时最大可提高6.7%。此仿生尾缘导管桨更适用于高进速系数下,能够提高效率,减少螺旋桨运行时的噪声。

多开关电源密集排布散热设计与仿真分析

在对单个开关电源散热试验以及微波加热机电源柜的散热设计基础上,进行理论计算分析,建立了相应的三维仿真模型,对多热源流固耦合传热问题进行数值模拟仿真,采用Realizable k-ε湍流模型、标准壁面函数、压力速度耦合的算法进行数值计算,并在风扇旋转域采用稳态条件下的多运动参考系模型进行求解计算,对温度场、速度场以及压力场进行了分析,验证模型的散热特性和结构设计的合理性,为相关设备的设计、模拟、优化及应用提供有价值的数据。

狭义相对论钟慢尺短公式的推导及其在解题中的应用

爱因斯坦依据两条最基本的假设:1.物理学的定律在所有的惯性系中具有不变的形式;2.真空中,光速恒定,与运动参考系的速度无关,与光源速度无关,提出了在高速运动领域运动钟变慢,运动尺变短的结论.运动钟变慢,涉及到时间间隔的测量问题,选择什么样的计时工具测量时间间隔?

动能定理在活动物体和固定物体的应用

学生对在运动的参考系中应用动能解题时,总感觉没有把握,不知如何下手,因而常常解错. 如何让学生解决活动坐标系上出现的问题呢? 首先应使学生明白,物体的速度是相对参考系而言的,参考系选取不同,物体的相对速度不同,具有的动能也不同.

变质量任意阶非线性非完整系统相对于非惯性系的Mac-Millan方程

从变质量力学系统相对于非惯性系的万有D’Alcmbcrt原理出发,采用凝固导数和凝固偏导数记号,得到变质量任意阶非线性非完整约束系统相对于非惯性系的在广义坐标下和准坐标下的Mac-Millan型运动方程。证明这类运动方程与型方程的等价性,以往的Mac-Millan方程都是本文的特款。