非惯性坐标系下柔性梁的动力学分析与压缩建模

文章针对大范围运动已知的空间柔性梁结构建立其动力学方程。通过研究与分析,提出了文中精确模型,各项矩阵较原有一次耦合模型新增了2类耦合项:即变形耦合项和基点速度和角速度耦合项。通过仿真计算,比较其动力学特性与零次、一次耦合模型的差异,确定各种耦合项的作用,并进行了定性分析。最后研究了复杂系统的压缩建模问题,为工程实际和今后的研究奠定了理论基础。

非惯性坐标在列车纵向力分析中的运用

考虑车体与钩缓系统位移而造成的钩缓系统各部件间几何非线性特点,本文提出一种新的非线性列车车钩缓冲系统模型。忽略钩缓系统各部件惯性,将系统坐标分成惯性坐标和非惯性坐标:惯性坐标描述有惯性力作用其上的车体运动,与惯性力无关的非惯性坐标描述钩缓系统各部件的运动。在不增加状态方程数量、系统惯性坐标数量和约束方程数量的前提下,建立一个较为详细的钩缓系统模型,以体现系统各部件的运动自由度。本模型可在车体任意三维运动时捕捉钩缓系统各部位的运动自由度,而既有的简化钩缓系统模型则未能体现这一点。该方法还可避免由于过小质量的引入而带来系统微分方程组的刚性问题。最后,本文给出一个简化的列车模型算例来展示所述方法的运用。

抛射体在非惯性坐标系中的偏移规律

本文考虑地球自转时,抛射体(炮弹、火箭或导弹)在非惯性坐标系中的偏移规律。

在非惯性坐标系中抛射体的偏移与抛射角的关系

探讨了抛射体（炮弹、火箭或导弹）由于地球自转其偏移与抛射角的关系。

非惯性坐标系中的动量方程及其应用

根据流体力学的输运公式推导出非惯性坐标系的动量方程,讨论了其在一些条件下的应用。

用时域有限差分方法研究非惯性坐标系下光子晶体传输特性

将时域有限差分(FDTD)方法用于非惯性坐标系下光子晶体理论研究,给出了非惯性坐标系下的差分方程和理想匹配层(PML)边界条件。设计了一个包含闭合环行腔和定向耦合器的光子晶体结构。定向耦合器的耦合长度为43a,这样的耦合长度既保证了闭合环行腔的高Q值,又保证了必要的频率分辨力。理论计算表明:光子晶体转动时,闭合环行腔里顺时针与逆时针方向传播的光有频差产生,此频差大小与光子晶体的转动角速度有关。

具有大范围运动和非线性变形的空间柔性梁在非惯性坐标系下的动力学分析

本文针对具有大范围运动和非线性变形的空间柔性粱,导出其在运动规律已知的非惯性坐标系下的动力学方程.通过计算分析,发现在本文精确模型下,其各矩阵项较原来的一次耦合模型增加了两类耦合项.通过仿真研究,发现由于这两类耦合项的作用造成了附加刚度项K_1、动力刚度项K_d的变化,而刚度项对结构的动力学特性具有较大的影响.

基于非惯性系的悬停状态旋翼CFD/CSD耦合气动分析

旨在提高先进旋翼气动特性的分析精度,在旋翼高精度CFD分析中耦合气动弹性效应,取代传统方法中的刚性桨叶假设,并考虑悬停状态旋翼流场准定常的特性,在非惯性坐标系下建立了一套适合于悬停状态旋翼气动特性计算的CFD/CSD耦合分析方法。旋翼气动载荷通过求解三维Navier-Stokes方程求得,空间离散及通量计算采用Jameson中心格式,时间方向则选用五步Runge-Kutta迭代求解,湍流模型采用B-L模型;基于Hamilton原理建立了描述旋翼弹性运动的非线性微分方程,针对旋翼悬停状态的工作特点,采用Raphson迭代方法求解获得旋翼桨叶的弹性变形量。在CFD/CSD耦合计算中,旋翼桨叶交接面载荷及变形信息通过CFD与CSD模块进行传递,同时为提高桨叶弹性变形后贴体网格生成的效率和质量,采用基于网格点坐标转换的网格变形方法。在CFD和CSD程序分别验证基础上,采用建立的旋翼CFD/CSD耦合分析方法计算了先进的UH-60A直升机旋翼的表面压强及气动载荷。计算结果表明,与刚性旋翼CFD模拟结果比较,本文建立的CFD/CSD耦合分析模型可以更准确地预估旋翼气动载荷和性能。

在非惯性系中研究动力刚化问题

正确认识动力刚化问题,对深入研究航天器动力学和合理建立柔体动力学的数值计算模型意义重大.应用非惯性坐标系中的力学问题的理论来研究动力刚化问题,给出两类研究动力刚化问题的计算模型,明确了动力刚化问题的物理意义,探索了正确处理零次建模的途径.这样处理动力刚化问题,表现出与其他学者的研究有实质性的差异.

系统级三维热工水力仿真程序的非惯性坐标系运动模型开发与验证

为实现海上核动力装置的三维热工水力特性模拟,对运行培训、事故诊断、安全分析等提供技术支持,本研究基于PANTHER程序,开发了一维/三维运动附加力模型、三维运动坐标计算模型、三维非惯性坐标系运动计算模型、输入/输出(IO)集成交互模块,并集成于RINSIM仿真平台,实现了参数实时交互及运动条件在线切换,并基于两环路单相自然循环试验装置完成了对比测试验证。验证结果表明,各海洋运动条件下计算结果满足物理规律,与实验值计算误差在5%以下,证明了程序计算结果的可靠性。本研究开发的海洋条件三维热工水力系统分析程序能够用于海上核动力装置的三维热工水力特性仿真。

非惯性系下考虑剪切变形的柔性梁的动力学建模

研究非惯性坐标系下考虑剪切变形的柔性梁的动力学建模.首先借鉴Euler-Bernoulli梁的几何非线性变形模式,考虑了Timoshenko梁弯曲以及剪切变形产生的几何非线性效应对纵向、横向变形位移的影响,在考虑两个方向的变形耦合项后,利用有限元法对柔性梁进行了离散,采用Lagrange方程建立了柔性梁的动力学模型,首次建立了包含变形二次耦合量的Timoshenko梁的动力学方程.

用FLUENT分析刚性容器内液面晃动问题

指出FLUENT作为一个目前处于世界领先地位的计算流体动力学软件却很少在液面晃动问题中得到应用的原因;通过利用非惯性坐标系中Navier-Stokes方程的表达式,提出用FLU-ENT软件计算带有自由表面的刚性容器内液体的晃动问题的方法;将3个算例的计算值与理论值及实验值进行了比较,结果吻合良好,从而验证了该模型的正确性.

2020年再议协调世界时UTC闰秒问题

国际无线电科学联盟URSI电磁计量专业委员会Commission A准备提交2020年关于UTC连续的问题提案,草案征求意见期间,URSI中国委员会的电磁计量委员会表达了反对意见,引起国际组织的高度重视,引发了关于UTC是否继续闰秒的再讨论,这里揭示了UTC闰秒和时间连续性问题的本质,介绍了支持和反对取消闰秒的双方观点,比较了URSI声明的初稿和最终稿,中国的反对意见对国际组织的提案和国际时间规则的修订产生了重要影响。

粘性流体中运动物体的水弹性力学响应方程

本文提出了在非惯性坐标系性坐标系中任意形状可变形弹性体与粘性流体相互作用的理论方法，可用于分析预报在粘性流体中做任意形式运动的弹性结构是性力学响应。

扩展内禀旋转张量在非惯性系湍流模拟中的应用

非惯性系下湍流的计算,对湍流模型的应用一直是一项挑战性的工作.作者提出"扩展内禀平均旋转张量"的概念,并且指出将在惯性系下发展的雷诺应力模型应用于非惯性系下的湍流模拟,非线性湍流模型中的平均旋转张量应该用"扩展内禀平均旋转张量"替代,从而正确地反映非惯性系诱导的旋转效应.为了验证这一处理方法,采用4个非线性κ-ε模型,对充分发展的旋转槽道流进行了数值模拟.在较广泛的雷诺数和Rossby数范围进行的数值模拟表明,应用该技术途径,非线性κ-ε湍流模型CLS(Craft,Launder and Suga)模型和HM(Huang and Ma)模型可以相当好地捕捉旋转效应及其对湍流结构的影响,因此,可以令人满意地应用于工程湍流的计算.

相对运动的几个问题

用相对运动的观点,建立运动坐标系,来解运动学和动力学的问题比较明晰简便。本文采用这样的方法解在河水中划船追寻失落的渔杆的问题,导弹追击飞机的问题,以及变长摆的问题的几个典型例子。这种解法明显地比用静止坐标系的方法简捷。