多级运载火箭动态级间分离的Monte Carlo仿真

提出了研究多级运载火箭级间冷、热分离的计算公式.利用Monte Carlo仿真,考虑箭体分离时,采用远离正常设计值的参数去评估分离失败的风险.分析了各种扰动,如动态不平衡,剩余推力,分离机构引起的分离扰动,以及冷、热分离未对准的影响,得到分离箭体不会发生碰撞的条件.结果表明,当前设计满足分离要求.

化学反应对竖直平板边界磁流体动力学微极流体滑流的影响

对半无限竖直平板为边界的多孔介质,研究了传热、传质对微极流体不稳定滑流的影响,其化学反应是一级均匀的.均匀磁场垂直作用于可以吸收微极流体的多孔表面,吸引速度随着时间而变化.自由流动的速度随着微小扰动而呈指数增大或减小.采用近似方法获得了微极流体的速度、微转动、温度、浓度的表达式,还得到了在不同流体特征和流动条件下,壁面的摩擦系数、耦合应力系数、传热率和传质率.

在重力作用下的上覆无限热弹性流体对广义热弹性固体转动的影响

计及上覆无限热弹性流体的重力作用,沿界面有不同的外力作用时,研究广义热弹性固体的旋转变形问题.在Laplace和Fourier域内,通过积分变换,得到了位移、应力及温度分布的表达式.然后在物理域内,应用数值逆变换方法,得到这些分量的值,并讨论了该问题的一些特例.结果以图形方式给出,显示了介质的旋转以及重力作用的影响.

微极流体向受热面的MHD驻点流动

分析了有均匀横向磁场作用时,导电微极流体垂直冲击受热面时形成的二维驻点流动问题.应用适当的相似转换,将连续、动量、角动量及热量的控制方程,及其相应的边界条件,简化为无量纲形式.然后,利用以有限差分离散化为基础的算法,求解简化了的自相似非线性方程.用Richardson外推法,进一步求精其结果.以图表形式表示磁场参数、微极性参数、Prandtl数对流动和温度场的影响,说明了其解的重要特性.研究表明,随着磁场参数的增大,速度和热边界层厚度变小了.与Newton流体相比较,微极流体的剪应力和传热率出现明显的减少,这对聚合物生产过程中流体的流动和热量控制是有益的.

Casson流体作磁流体动力学流动时的Soret和Dufour效应

考虑Soret和Dufour效应,对Casson流体在可伸缩表面上,作磁流体动力学流动时的影响.首先导出相关的方程,然后用同伦法构造级数解.给出并讨论了速度、温度和浓度的场结果;在不同的物理参数下,得到并分析了表面摩擦因数、Nusselt数和Sherwood数的值;并验证了级数解的收敛性.

流经有热辐射的无限垂直多孔平板时非稳定MHD流动的Soret和Dufour效应

不可压缩粘性导电流体,流经无限垂直多孔平板,平板存在振荡吸入速度和热辐射时,研究流动参数对自由对流和传质的非稳定磁流体动力学流动的Dufour(扩散热)和Soret(热扩散)效应.应用有限单元法,数值求解该问题的速度、温度和浓度场,还得到了表面摩擦、传热传质率的表达式.数值结果以图表方式给出,对外表致冷的平板(Gr>0)和外表加热的平板(Gr<0),给出了该方程中所遇参数的影响.

对流-扩散问题的6节点三角形单元流线迎风有限元法和自适应网格重分技术

提出了使用6节点三角形单元的流线迎风有限元法.该方法沿局部流线,直接用于输运控制方程的对流项.采用多个对流-扩散实例来评价该方法的有效性,结果显示该方法是单调的,并且不产生任何振荡.另外,自适应网格技术和该方法相结合后,进一步提高了解的精度,又减少了计算时间和对计算机内存的需求.

应用4变量精确平板理论分析FG复合板的自由振动

应用4变量的精确平板理论,对矩形功能梯度材料(FGM)复合板进行自由振动分析.与其它的理论不同,该理论的未知函数数量只有4个,而别的剪变形理论的未知函数为5个.提出的4变量精确平板理论,协调条件有了改变,与经典的薄板理论相比,许多方面有着惊人的相似,无需引入剪切修正因数——当横向剪应力越过板厚后,为了满足剪应力自由表面条件,出现抛物线状的改变,导致横向剪应力的变化.考虑了两种常见类型的FGM复合板,即,FGM表面层和各向同性夹芯层的复合板,以及各向同性表面层和FGM夹芯层的复合板.通过Hamilton原理,得到了FGM复合板的运动方程.得到闭式的Navier解,然后求解特征值问题,得到自由振动的基本频率.将该理论得到的结果,与经典理论,一阶的及其它更高阶的理论所得到的结果进行比较,检验了该理论的有效性.研究发现,该理论在求解FGM复合板自由振动性能方面,既精确又简单.

准静力学双面接触支承问题及其粘弹性材料的非局部摩擦

建立了描述变形体和基础间接触问题的数学模型.接触是双面的,并采用非局部摩擦定理建模,支承列入计算.粘结场(bonding field)的变化用一个一阶的常微分方程来表示,材料特性用一个非线性粘弹性本构关系建模.导出了该力学问题的变分公式,当摩擦因数充分小时,证明了其弱解的存在性和唯一性.依赖于时间的变分不等式、微分方程和Banach不动点理论,是该证明依据的基础.

平面Stokes流动中改良的空间衰减限

研究半无限通道中,时变粘性流体Stokes流动时的空间衰减限和衰减率.得到了一个近乎最优的衰减率,且与Reynolds数无关.修正了Lin和Song的分析,选用更佳的任意常数得到衰减率为1.328,明显地改进了Lin得到结果0.91.

切换系统的全局指数稳定性

提出了一种确定切换系统稳定性分析的方法.引入了两个相关的实例(非完整系统和约束摆)进行说明.用有限个模型的集合组成非线性模型,且切换序列可以是任意的.假定在切换瞬间状态不出现跳跃,并且不出现Zeno现象,即在每个有界时间段上,切换次数是有限的.在对所确定切换系统的分析中,应用了多次Liapunov函数,并证明了全局指数稳定性.系统的指数稳定性平衡关系到实际应用,因为这样的系统有着更强健的抗干扰能力.

密度和刚度线性变化对非均匀地壳层中扭转表面波传播的影响

研究了覆盖在非均匀半无限空间上的非均匀地壳层中,扭转表面波传播的可能性.地壳层的非均匀性随着厚度线性变化,非均匀半无限空间的非均匀性表现为3种类型,即指数型、二次型和双曲型.采用封闭形式,可以分别推导出上述3种类型非均匀性的色散方程.对于覆盖在半空间上的同一地壳层,色散方程与经典案例的方程一致.研究发现,随着非均匀地壳层中密度线性变化的非均匀参数的增大,相速度减小,而由刚度引起的非均匀因素对相速度的影响相反.

粘弹性流体流经作依赖时间运动伸展面的三维流动及其传质问题

研究粘弹性流体流经伸展面时的三维边界层流动.假定伸展面的运动速度依赖于时间.进一步考虑了更高阶次化学反应对传质的影响.应用同伦分析法(HAM)进行计算.精确地分析了所得级数解的收敛性.用图形讨论了各参数变化对速度和浓度的影响.还给出了面传质数值的计算,将所得结果与前人的数值解进行了比较.

具有绝热自由表面的三阶流体在重力作用下沿斜面薄膜流动时的热临界

研究三阶流体在重力作用下,沿着一个倾斜等温的,带绝热自由表面时薄膜流动的热临界机理.假设是Arrhenius动力学意义下的发热反应,同时不计物质消耗.得到了动量和能量守恒的非线性控制方程,并以MAPLE为工具,基于一种特殊形式的Hermite-Padé近似技术,使用一种全新的数值逼近方法解之.这种半数值方法比之传统的方法,如有限差分法、频谱法、打靶法等,具有一定的优势.得到了解函数的解析结构,并对全部流动结构的重要性能,包括速度场、温度场、热临界和分岔加以讨论.

功能梯度空心及实心圆柱体旋转时的弹性及粘弹性解

逐步分析了旋转的功能梯度空心及实心长圆柱体问题的解.假设圆柱体的弹性模量和材料密度沿径向呈指数变化,Poisson比为常数.由平衡方程、相容方程、弹性变形理论及应力-应变关系,导出了统一的控制方程.根据超几何函数,求解该二阶微分控制方程,得到旋转功能梯度圆柱体的弹性变形.检验并讨论了圆柱体中的应力与非均质参数、几何、边界条件之间的相互关系.将旋转功能梯度空心及实心圆柱体的分析结果,与旋转均质各向同性圆柱体的结果进行了对比分析.同时,提出了旋转粘弹性圆柱体的粘弹性解,并验证了空心及实心圆柱体中应力与时间参数间的依赖关系.

理想传导弹性体中能量耗散的磁-热-弹性波

广义能量耗散弹性理论(TEWED,G-NⅢ理论)广泛应用于均匀磁场作用下的时谐平面波在无限大的理想导电弹性体中传播的研究.提出了更普遍的有复杂参数的色散方程,通过运用Leguerre方法解决复杂条件下耦合磁-热-弹性波的问题,表明耦合磁-热-弹性波问题相当于改进的膨胀波及通过有限热波速度、热弹性耦合、热扩散率及外加磁场修正的、有限速度热波的传播问题.在C-NⅢ模型(TEWED)中,耦合磁-热-弹性波传播时发生衰减和色散,扩散的热量由热传播方程中的阻尼项考虑,而在G-NⅡ模型没有发生衰减和耗散.最后给出了类铜材料的数值结果.

化学反应时混合对流传热传质磁流体流经多孔楔形体粘度变化及热分层影响的数值研究

在磁流体力学中,当粘滞不可压缩传热传质混合对流的导电流体,流经多孔楔形体且伴有化学反应时,对其粘度变化及热分层影响进行了分析.将楔形体壁面埋入均匀的非Darcy多孔介质中,壁面具有吸入或抽出流体的功能.通过相似变换,将边界层的控制方程写为无量纲形式.使用有限差分法,对变换后耦合的非线性常微分方程进行数值解.对无量纲参数的不同值进行数值计算时,略去三阶以上的高阶差分.图形形式给出的结果表明,这些参数对流场及其它物理量都有重要影响.与已知文献的结果比较表明,它们高度地一致.

二阶非线性脉冲微分方程边界值问题

研究二阶非线性脉冲微分方程边界值问题(BVPI).构造了BVPI的Green函数,并将非线性的BVPI转化为不动点问题,利用Banach不动点定理和Lipschitz条件,证明了该非线性BVPI解的唯一性,最后证明了BVPI解的存在性定理.

变厚度非均匀粘弹性复合圆柱体的旋转应力

在平面应变的假设下,给出了两个复合弹性圆柱体旋转时的解析解.外柱是由厚度按公式变化的正交各向异性材料所组成,它包裹着一个等厚度纤维增强粘弹性均匀各向同性的实心圆柱体.外圆柱体的厚度和弹性性质按半径方向的幂函数变化.应用边界和连续条件,确定复合圆柱体旋转时的径向位移和应力,应用等效模量和Illyushin逼近法,得到问题的粘弹性解.讨论了各向异性、厚度变化、本构参数以及时间参数,对径向位移和应力的影响.

微波诱导生物热传导方程的最优控制问题

用一组方程式描述均匀平板状生物组织的热传导,分析其分布式的最优控制问题,研究该生物组织在肿瘤局部特殊点上达到所必需的温度,通过控制微波,使微波辐射的诱导作用,在手术进程的总时间内,该肿瘤点达到过高热.研究在手术过程不同时间点上生物组织温度与其长度间的依赖关系,使肿瘤达到期望的温度值.