神秘“海底怪圈”背后的流体力学智慧

神秘“海底怪圈”是白斑窄额鲀为求偶、繁衍而在海底创作的异常精美的鱼类巢穴。文章介绍了“海底怪圈”的结构特点及形成过程,结合其他鱼类巢穴,对比探讨了其背后的流动奥秘,并进一步畅谈了该结构形貌可能的工程应用场景。

机械系统摩擦动力学研究进展

摩擦环节对机械系统动力学行为有重要、甚至可能是关键的影响.深入研究摩擦及摩擦动力学特点,对于解决机械系统中摩擦带来的不利影响,发挥其有利作用,是非常重要的.本文介绍和评述了机械系统摩擦动力学的研究进展,包括常用的摩擦模型及其特性,摩擦系统自激振动、强迫振动和摩擦振动控制等.除理论研究方法之外,重点讨论了制动噪声振动、摩擦耗能和多领域摩擦振动控制等摩擦动力学的应用研究.

双跨柔性转子—轴承系统动力学理论与实验研究

建立了一个双跨转子实验台,转轴两端均由滑动轴承支撑并由柔性联轴节相连。一跨转轴附带质量相等的两个圆盘,另一跨转轴附带质量不相等的两个圆盘。首先针对该实验模型建立了非稳态运动力学模型并进行数值计算;其后分别在单跨(双轴承支撑)和双跨(四轴承支撑)转子系统上进行了对比实验研究,揭示升速过程中的油膜失稳现象。计算和实验发现,柔性联结后的两跨转子,其失稳运动存在强烈的相互影响,实验发现了以前未见文献报道的双低频现象。

天津首例基坑工程承压含水层回灌实测研究

通过开展天津某基坑工程抽水试验,观测到场区第一、二承压含水层间有一定水力联系。而基坑止水帷幕并未截断第二承压含水层,为防止或减小坑内降水引起的坑外重点保护建筑的沉降,将基于沉降控制的回灌技术运用于该基坑工程中,在被保护建筑四周布置5口回灌井进行承压层回灌。现场监测资料表明,回灌井运行正常,回灌速率稳定,对埋深24~46 m的第一、二承压层的单井自然回灌量为24~72 m3/d,回灌过程中承压层最大水位抬升约6 m,且承压含水层水位升降与被保护建筑物隆沉之间呈现出很强相关性和同步性。本次回灌是天津市首个在基坑工程中开展基于沉降控制的承压含水层回灌的成功案例。

基础力学课程教学内容和体系改革的研究与实践

论证了基础力学在高等工科院校人才培养中的重要地位．在深入分析教学内容和课程体系的基础上，提出了课程内容在除旧纳新、优化组合的基础上采用模块化、分层次的教学体系．经过教学实践环节，取得了很好的效果．

非线性不平衡弹性轴系动力学的安全裕度准则

给出了一个弹性转子系统的非线性动力学安全裕度准则· 采用分解和聚合的方法将系统的积分空间与观察空间分离,在积分空间中得到高维系统的稳态轨迹;根据转子系统振动的国际标准确定安全准则的能量界限,在一系列观察空间中采用能量相比正面积准则计算安全裕度· 给出了滑动轴承非线性油膜力条件下不平衡转子系统安全裕度计算的实例· 所建议的安全裕度准则包括了工程中通用的稳定裕度的计算。

中介轴承波纹度对双转子系统动力学特性的影响

针对航空发动机双转子系统,根据转子动力学理论和拉格朗日方程建立中介轴承-双转子系统模型,采用数值仿真方法获得系统动力学特性,借助时变刚度曲线、幅频响应曲线、三维瀑布图、分岔图以及庞加莱截面图等,对比分析了理想中介轴承-双转子系统和考虑波纹度的中介轴承-双转子系统的时变刚度特性、中介轴承力、主共振、频谱特征以及分岔与混沌特性。结果表明,中介轴承波纹度使双转子系统运动状态更加复杂,尤其在较低转速下,波纹度会对双转子系统的动力学特性产生显著影响。

时滞速度反馈对强迫自持系统动力学行为的影响

研究强迫自持振动系统因时滞反馈产生的主共振解及其分岔· 通过对强迫非自治系统的时滞反馈控制,得到所要研究的数学模型· 讨论对应的线性化系统使平凡平衡态失稳出现周期解的稳定性临界条件· 特别关注主共振及分岔· 结果表明,稳定的主共振解随着时滞的变化周期性地出现在系统中· 同时,也给出了不稳定的主共振关于时滞变化的区域。

2003年天津市生态足迹分析

采用生态足迹分析方法,即通过对生态足迹需求与生态承载力的比较,对天津市2003年生态足迹,主要包括生物资源消费、能源消费和贸易调整3个部分进行计算,评价研究了天津市可持续发展状况。结果表明:人均生态足迹为1.8391 hm2,人均生态承载力为0.5601 hm2,人均生态赤字为1.279 hm2,万元GDP的生态足迹需求为0.6958 hm2,远远低于全国平均水平(2.04 hm2)。生态赤字的存在反映了人类活动超过了生态系统的承载力,并且提出了4条改进天津市生态赤字的措施。

天津解放桥恢复开启工程应力监测

为使有80年历史的钢结构桥——天津市海河上的解放桥恢复开启功能,需对其进行全面整修,并对原桥的活动跨作较大的改造。为使解放桥恢复开启工作安全顺利实现,掌握活动跨承载下的力学性能,采用了实验应力分析电测法对活动跨进行称重、开启及预压试验进行监测。监测结果表明:解放桥在施工中是安全的,在恢复开启功能的运营中也是安全的。监测结果为类似工程的安全修建和科学施工提供了依据。

时滞动力学系统的L-K稳定性条件分析

针对线性时滞动力学系统的稳定性问题,比较了3种Lyapunov-Krasovskii(L-K)泛函。以一个在时滞PD反馈控制下的二阶线性系统作为数值实例,在反馈增益的参数空间中,根据不同的L-K泛函所对应的线性矩阵不等式条件计算线性系统的稳定域,并与由特征方程计算出的结果进行比较。结果表明:L-K泛函的稳定性条件是充分且保守的;Gu的完整L-K泛函的LMI不等式中暗含无穷多的矩阵,因此保守性得到很大改善,但其计算量显著增大;当将Lyapunov稳定性理论用于控制设计时,经常使用保守的稳定性条件,但Gu的L-K泛函更有利于控制器设计。

九十津城话湍流——记周培源教授1991年在天津的学术活动

记述了周培源先生在1991年10月到天津大学作一生所作的最后一次学术报告的情况,讲述了周老自1938年以来进行湍流研究的4个阶段,还总结了他半个多世纪治学做人的4条经验,以纪念周老逝世10周年.

滑动轴承-转子系统动力学研究若干成果

本文介绍近年来我们在滑动轴承-转子系统动力学理论和应用研究的若干结果：1．低频振动失稳机理：Hopf分岔；2．稳定裕度问题；3．非稳态分岔和碰摩；4．两跨转子实验中的双低频现象；5．轴系-支撑内共振与机组故障综合治理；6．非线性传递函数动平衡法。

多跨不平衡轴系的非线性动力学建模

给出了多跨弹性转子系统非线性动力学建模的准则，建立了一个两跨四支撑的16DOF不平衡非线性弹性转子的动力学模型，从有限元法导出了转子系统各段横向刚度系数的解析表达式，求出转子系统各轴颈处的等效负载，模型中采用非稳态油膜力模型。本文工作为研究多跨转子系统的非线性动力特性提供了条件。

一种微静电开关系统的非线性动力学

在微型电子机械（MEMS）中，存在着多种非线性因素，诸如：几何非线性、静电力的非线性以及空气阻力的非线性等，它们严重影响着微机械系统的行为。对于一种具有典型结构的微静电开关，考虑机械、静电、挤压气隙三部分的因素，导出了系统单自由度非线性运动方程（保留到三阶非线性），用数值方法分析了静电激励变化导致的分岔，发现倍周期分岔、逆倍周期分岔广泛存在于该类系统中。

力学有两方面的服务对象——读钱学森先生致词有感

钱学森先生2007年在中国力学学会成立50周年时,致信学会指出“力学有两方面的服务对象”。周培源先生也有这方面的论述。文章对中国科学技术协会先后两位主席对力学有两方面服务对象的看法作了系统叙述,并提出了几点思考。

输流管道动力学与控制的最新进展

管道系统在航空航天、石油输送、深海探测、核能工程等工程领域发挥着输送流体的作用.由复杂结构功能设计、支承条件、内部流体和外部环境等因素引起输流管道中的流体和管道发生强烈地耦合,导致的动力学问题严重限制了输流管道在各种领域中的工程应用.因此,输流管道的复杂动力学行为引起了工程和科学领域学者们的广泛关注,本文综述和讨论了最新的输流管道振动控制的研究和进展.

高速平板边界层中定常条带的前缘感受性

来流湍流度较高时,自由流涡波可在边界层内激发流向条带结构,并引起边界层的旁路(bypass)转捩。本文采用调和线性化Navier-Stokes方程(harmonic linearized Navier-Stokes,HLNS)方法模拟平板边界层条带对自由流涡波的前缘感受性,并通过直接数值模拟验证了HLNS方法的可靠性。针对马赫数4.8的高速平板边界层,分析了零频涡波激发定常条带的前缘感受性过程及定常条带的演化规律。研究结果表明,边界层外的自由流涡扰动对边界层条带的发展存在持续的激励作用;对于固定展向波数的自由流涡波,法向波数为0时激发的条带幅值最大;自由流涡波的法向波数在小于临界角度时仅影响条带的幅值,而不影响条带扰动的形函数剖面。随着当地雷诺数的增加,条带的幅值演化和形函数剖面呈现出很好的相似性;当地无量纲展向波数β=0.18时,归一化幅值最大。

车用柴油机高压比宽流量增压器研制

目的 对于单级高压比宽流量增压器,为适应发动机强化指标,进行一系列的改进设计。方法 利用仿真设计与试验相结合的方法,对高海拔环境应用增压器进行改进设计。通过理论推导,确定压气机及涡轮的气动性能优化设计方法,开展高稳定裕度转子轴承系统设计方法研究与验证。结果 匹配高压比宽流量增压器的发动机与原机相比,高原功率恢复了17%,发动机排气温度降低了7%,增压器转速降低了13%。结论 在原机的基础上设计了压比为4.6的宽流量高性能涡轮增压器,成功实现了高压比宽流量增压器的设计,满足了发动机平原、高原不同环境的运行需求。

基于调和线性化Navier-Stokes方程的局部感受性

高超声速边界层中Mack模态的感受性决定了触发转捩的扰动的初始幅值,因而考虑感受性是构建合理的转捩预测方法的前提。壁面粗糙元与来流声波作用从而激发Mack模态是典型的局部感受性过程,对该过程的描述方法大致包括大雷诺数渐近理论、有限雷诺数理论和直接数值模拟。由于需要做小粗糙元线性假设,所以前两种方法无法有效预测有限高度粗糙元工况,而第三种方法则由于计算量庞大而无法进行参数化研究。本文发展了一套基于调和线性化Navier-Stokes方程的局部感受性高效算法,并针对马赫数5.92的高超声速平板边界层系统地研究了小尺度及有限高度粗糙元与声波引起的Mack模态感受性。结果表明,快声波诱导Mack模态的局部感受性显著强于慢声波。对于有限高度粗糙元,快声波的局部感受性在较大声波参数范围内随粗糙元高度增加而超线性增强。