双尺度方法在粗糙海面及泡沫层复合散射中的应用

给出了双尺度方法的粗糙海面散射理论。含泡沫双尺度粗糙海面的矢量辐射传输方程,以及基于双尺度方法与粗糙海面的信息得到了复合散射系数,并对不同泡沫类型下的水平和垂直角的分布和不同入射角、风速下的后向散射系数与双站散射系数进行了研究。通过结果分析,验证了该方法的有效性。

双尺度方法在粗糙海面中的电磁散射分析和应用

给出双尺度方法的粗糙海面散射理论。并给出了双尺度粗糙面的电磁散射示意图,以示意图分析和推导了用双尺度法计算海面粗糙面的散射系数和概率密度函数。并基于双尺度方法与粗糙海面的散射理论,研究了不同方法计算随入射角变化的后向散射系数、双站散射系数,以及不同方法得到随方位角变化的双站散射系数、双尺度方法与实测数据的比较。最后进行了结果分析,验证了该方法的有效性。

预报单向复合材料轴向强度的双尺度方法

基于双尺度渐近分析方法,提出了一种预报单向复合材料轴向强度的双尺度方法。根据组分材料的不同属性引入了不同的强度准则,推导了单向复合材料在宏观轴向均布载荷作用下应变的简化双尺度表达式;得到了单向复合材料轴向强度的计算公式;通过引入纤维等效拉伸强度的概念,将统计学、渐近损伤理论与该方法联系起来预报单向复合材料轴向强度;并给出了计算单向碳纤维增强环氧树脂基复合材料轴向强度的数值算例。计算值与实验结果吻合较好,验证了该方法的有效性。

波浪中船舶操纵-耐波性预报的双时间尺度法收敛性和最优时间步长

针对波浪中船舶操纵性和耐波性相互作用问题,建立一种基于双时间尺度的船舶操纵-耐波性耦合模型的数值预报方法,其中船-桨-舵水动力载荷采用经验公式估算,一阶线性波浪力和二阶波浪漂移力基于三维势流理论进行计算并建立数据库。基于数值方法研究某舰船在波浪中的回转运动,并且详细地分析双时间尺度方法的时间步长收敛性。在此基础上,建立三因素、三水平工况的数值试验算例,研究航速、波浪频率和波高对船舶回转运动影响的本质原因,进一步根据运动特性将波浪中船舶回转运动分为3种典型模式。讨论波浪中船舶回转过程中操纵和耐波性的关键特征参数,提出各种典型工况下双时间尺度法的最优时间步长选取原则。

含界面相的单向纤维增强复合材料三维应力场的二重双尺度方法

提出了计算含界面相的单向纤维增强复合材料三维应力的二重双尺度方法。在性能预报方面,首先对界面相和纤维进行均匀化得到均匀化夹杂,然后对均匀化夹杂和基体进行均匀化得到宏观均匀材料;在应力场描述方面,从宏观均匀场出发,利用双尺度渐近展开技术经过两次应力场传递,依次得到单胞和应力集中区域的应力场。与有限元方法相结合,计算了宏观轴向均匀拉伸载荷条件下含界面相的单向纤维增强复合材料的三维应力场分布。数值结果表明在此载荷条件下最大应力发生在每根纤维的中截面内,靠近纤维与界面相的交界处。讨论了界面相性能对应力场分布的影响,结果显示纤维、界面相与基体力学性能的等差过渡有利于缓解纤维在界面附近的应力集中。

周期结构区域中压电问题的双尺度有限元方法

近年来纤维压电复合材料的力电性能预测已发展为一个重要的研究领域.对力电耦合周期结构的复合材料问题,通过引入匹配的边界层得到了电势与位移解的新型双尺度有限元计算方法,建立了电势与位移的双尺度耦合关系,分析了双尺度有限元解的误差.数值算例验证了方法的有效性.

小周期结构磁-力-电耦合问题的高阶双尺度渐近分析

磁-力-电材料在工业和工程领域有广泛的应用,文章通过高阶双尺度方法分析了磁-力-电耦合问题的高阶双尺度渐近展开式,得到了问题的均匀化常数与均匀化方程,并构造了其二阶双尺度近似解,最后利用双尺度方法形式地分析了近似解的渐近误差估计。

颗粒非一致随机分布复合材料结构的热传导性能预测的统计的二阶双尺度分析方法

提出了一种统计的二阶双尺度分析方法预测颗粒非一致随机分布复合材料结构的热传导性能。首先给出了非一致随机分布复合材料的表征方法;接着针对这种材料的稳态热传导问题用构造性方法给出了温度解的双尺度渐近展开公式,提出了预测热传导参数的方法。最后给出了数值算例,通过与试验结果的比较和对数据的合理性分析,验证了本文方法的可行性。

小周期复合材料热传导问题的双尺度渐近展开及收敛性分析

利用双尺度渐近展开和均匀化思想讨论了小周期复合材料的热传导问题,得到了具有高阶震荡系数的抛物型方程的渐近展开式,并证明了当Ω为R^2中的光滑的区域时渐近展开式在空间L^2(0,T;H^1(Ω))中具有较好的收敛性.

基于降阶均匀化理论的混凝土双尺度力学性能分析

混凝土材料细观特性对宏观力学性能有着重要影响。为进一步分析混凝土细观特性对宏观力学行为的影响规律,将混凝土材料简化为由骨料、砂浆和界面三相组成,编制了随机凸多面体骨料生成、投放和网格剖分算法,建立可用于有限元计算的满足级配要求的随机细观模型。针对直接使用细观力学模型计算量较大的问题,采用降阶均匀化理论,对混凝土细观胞元模型进行预处理并编制了相应的双尺度计算程序。对不同强度混凝土进行了单轴静态压缩双尺度计算,与实验数据和细观力学模拟结果符合较好。研究表明,降阶均匀化理论在加快求解速度的同时具有较高的精度,可以用于混凝土的多尺度力学性能分析。

双尺度均匀化方法研究循环流化床气固两相流动

提出循环流化床气固两相流时空多尺度结构计算的双尺度均匀化方法(Two-scaleHomogenization Method),通过逐级递推计算出宏观、介观乃至微观尺度下的气固两相流体力学物性参量的局部涨落,研究尺度间相互作用规律及对气固两相流动宏观特性的影响.

周期阻尼椭圆方程的双尺度有限元误差估计

文章研究小周期孔洞区域中带阻尼项椭圆方程的双尺度有限元误差分析.在双尺度理论框架下,对小周期孔洞区域中带阻尼项的椭圆方程进行双尺度渐近展开,估计了渐近误差,设计了相应的双尺度有限元算法,并利用有限元的一般理论分析双尺度有限元算法的误差估计.

一类化-力耦合问题的双尺度渐近分析

化学、力学耦合问题在实际中有广泛应用,文章研究一类化-力耦合问题的双尺度渐近分析.通过构造恰当的单胞函数,对周期区域中化-力耦合静态问题构造了双尺度渐近展开式,得到了均匀化常数与均匀化解,并利用双尺度渐近分析的一般理论分析所构造的形式渐近解的误差估计.

小周期区域内热-力-电耦合问题的高阶双尺度渐近分析

文章通过运用高阶双尺度方法构造了热-力-电耦合问题解的高阶双尺度渐近展开式,从而得到该问题的均匀化解和均匀化方程.基于构造的高阶双尺度近似解,定义了二阶双尺度近似解,并分析了相应的渐近误差估计.

ZrB_2-SiC复合陶瓷双尺度热应力分析

基于双尺度渐近分析方法,对ZrB2-SiC陶瓷的细观热应力场进行数值模拟,研究了SiC夹杂的含量、颗粒尺寸和中心距对细观ZrB2-SiC陶瓷单胞热应力场分布的影响。结果发现:在ZrB2-SiC陶瓷材料制备冷却过程中,SiC含量越高,材料越易产生微裂纹;当夹杂含量一定时,SiC夹杂颗粒的尺寸越大或夹杂颗粒间的中心距越小,材料越易产生微裂纹。数值计算结果与扫描电镜(SEM)照片吻合。

周期复合材料压电问题的双尺度数值模拟

利用渐近展开的方法对具有一般周期结构的复合材料中描述压电现象的电势与位移建立了二阶双尺度渐近展开式及边界层解,得到了局部单胞内电场与位移场的相互耦合关系,并给出了复合材料中电势与位移的双尺度结合边界层的有限元计算方法。数值算例表明了该方法的可行性与高效性。

周期孔洞区域中热力耦合问题的双尺度有限元计算

复合材料的研究中经常遇到具有周期孔洞结构的材料,由于区域的小周期性及剧烈振荡性,用传统的有限元计算方法来计算这些材料对应的问题时需要大量的计算机存储空间及计算时间.对这类材料的热力耦合问题给出了一种新型的高阶双尺度渐近解,得到了对应的均匀化常数、均匀化方程及对应的有限元算法.数值算例表明,周期单胞的局部结构对局部应力与应变有较大的影响.算法对数值模拟这类材料的力学行为是高效和可行的.

周期压电复合材料均匀化常数的数值模拟

电弹性材料已很久并广泛地应用于传感器和变频等机电设备方面。利用渐近展开法对小周期复合材料结构中刻画压电现象的电势与位移得到了高阶双尺度渐近展开式,建立了局部单胞内电场与位移场的相互耦合关系,并给出了压电复合材料均匀化物理参数的双尺度有限元计算方法。数值算例表明,简单的数值算例表明了公式和相关算法的有效性。

舰船湍流尾迹的数值模拟及其单站RCS计算

基于舰船湍流尾迹的半经验公式和双线性叠加方法,分别模拟船尾射流尾迹和船侧涡流对尾迹,与湍流实验结论比较,验证了模拟结果的准确性以及方法的有效性.提出一种用双尺度模型结合物理光学法(Physical Optics,PO)计算粗糙面电磁散射的方法,应用该方法计算风驱海面杂波雷达散射截面(Radar Cross-Section,RCS)并与双尺度方法(Two Scale Method,TSM)的计算结果和实测数据比较,吻合得较好,验证了该方法的正确性.应用该方法计算湍流尾迹的雷达散射截面,为数值模拟舰船尾迹的合成孔径雷达图像奠定了基础.

周期阻尼结构热力耦合问题的均匀化分析

通过构造适当的单胞函数对一类带有阻尼项小周期结构热力耦合的偏微分方程组进行双尺度渐近展开,得到了对应问题的均匀化方程和均匀化系数,并分析了均匀化解的存在唯一性.