留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

优先发表

优先发表栏目展示本刊经同行评议确定正式录用的文章,这些文章目前处在编校过程,尚未确定卷期及页码,但可以根据DOI进行引用。
显示方式:
求解二维浅水波方程的旋转混合格式
郑素佩, 李霄, 赵青宇, 封建湖
, doi: 10.21656/1000-0887.420063
摘要(48) HTML(43) PDF(35)
摘要:
针对二维浅水波方程数值求解问题,构造了一种旋转通量混合格式。空间方向上,该算法利用浅水波方程通量函数的旋转不变性,在单元界面法线方向及单元界面切线方向上采用可消除红斑现象的HLL与满足热力学第二定律的熵稳定加权混合数值通量函数,时间方向上采用三阶强稳定Runge-Kutta法。数值结果表明,该混合格式对于二维浅水波方程数值求解具有分辨率高的良好特性。 针对二维浅水波方程数值求解问题,构造了一种旋转通量混合格式。空间方向上,该算法利用浅水波方程通量函数的旋转不变性,在单元界面法线方向及单元界面切线方向上采用可消除红斑现象的HLL与满足热力学第二定律的熵稳定加权混合数值通量函数,时间方向上采用三阶强稳定Runge-Kutta法。数值结果表明,该混合格式对于二维浅水波方程数值求解具有分辨率高的良好特性。
时间分数阶扩散波方程的无单元Galerkin法分析
吴迪, 李小林
, doi: 10.21656/1000-0887.420172
摘要(89) HTML(57) PDF(2)
摘要:
利用无单元Galerkin法,对Caputo意义下的时间分数阶扩散波方程进行了数值求解和相应误差理论分析。首先用L1逼近公式离散该方程中的时间变量,将时间分数阶扩散波方程转化成与时间无关的整数阶微分方程;然后采用罚函数方法处理Dirichlet边界条件,并利用无单元Galerkin法离散整数阶微分方程;最后推导该方程无单元Galerkin法的误差估计公式。数值算例证明了该方法的精度和效果。 利用无单元Galerkin法,对Caputo意义下的时间分数阶扩散波方程进行了数值求解和相应误差理论分析。首先用L1逼近公式离散该方程中的时间变量,将时间分数阶扩散波方程转化成与时间无关的整数阶微分方程;然后采用罚函数方法处理Dirichlet边界条件,并利用无单元Galerkin法离散整数阶微分方程;最后推导该方程无单元Galerkin法的误差估计公式。数值算例证明了该方法的精度和效果。
一种求解三维非稳态对流扩散反应方程的高精度有限差分格式
魏剑英, 葛永斌
, doi: 10.21656/1000-0887.420151
摘要(47) HTML(30) PDF(1)
摘要:
针对三维非稳态对流扩散反应方程,构造了一种高精度紧致有限差分格式,对空间的离散采用四阶紧致差分方法,对时间的离散采用Taylor级数展开和余项修正技术,所提格式在时间上的精度为二阶、在空间上的精度为四阶。利用Fourier稳定性分析法证明了该格式是无条件稳定的。最后给出了数值算例验证了理论结果。 针对三维非稳态对流扩散反应方程,构造了一种高精度紧致有限差分格式,对空间的离散采用四阶紧致差分方法,对时间的离散采用Taylor级数展开和余项修正技术,所提格式在时间上的精度为二阶、在空间上的精度为四阶。利用Fourier稳定性分析法证明了该格式是无条件稳定的。最后给出了数值算例验证了理论结果。
计及位置不确定的喷雾机喷杆系统仿形姿态渐近跟踪控制
芦泽阳, 李树江, 王向东
, doi: 10.21656/1000-0887.420147
摘要(36) HTML(27) PDF(0)
摘要:
针对喷雾机喷杆仿形系统中同时存在负载变化、未建模不确定项、物理参数摄动以及外部干扰等问题, 提出了一种基于小波网络逼近的具有自适应性和鲁棒性的反步控制方法。首先,将含有不确定、未知和非线性项的喷杆仿形系统建立完整的数学模型,将其等价转化为具有严格反馈的状态空间形式;其次,采用设计的小波基元去构造神经网络,在满足最优误差有界条件下逼近反步法中虚拟等效控制部分,选取自适应更新律估计系统中存在的未知参数,引入鲁棒补偿项减小复合干扰对系统的不利影响,降低了输入指令信号的阶次要求;最后,通过构造合适Lyapunov函数,应用稳定性理论证明了闭环系统位置跟踪误差渐近收敛到原点。仿真结果表明, 所提控制方法可实现喷雾机喷杆位置姿态快速升降机动调整,有效地增强了喷杆系统的鲁棒稳定性和控制精度。 针对喷雾机喷杆仿形系统中同时存在负载变化、未建模不确定项、物理参数摄动以及外部干扰等问题, 提出了一种基于小波网络逼近的具有自适应性和鲁棒性的反步控制方法。首先,将含有不确定、未知和非线性项的喷杆仿形系统建立完整的数学模型,将其等价转化为具有严格反馈的状态空间形式;其次,采用设计的小波基元去构造神经网络,在满足最优误差有界条件下逼近反步法中虚拟等效控制部分,选取自适应更新律估计系统中存在的未知参数,引入鲁棒补偿项减小复合干扰对系统的不利影响,降低了输入指令信号的阶次要求;最后,通过构造合适Lyapunov函数,应用稳定性理论证明了闭环系统位置跟踪误差渐近收敛到原点。仿真结果表明, 所提控制方法可实现喷雾机喷杆位置姿态快速升降机动调整,有效地增强了喷杆系统的鲁棒稳定性和控制精度。
离散动力系统1∶2共振情形下的余维二分岔反控制
杨宇娇, 徐慧东, 张建文
, doi: 10.21656/1000-0887.420118
摘要(39) HTML(30) PDF(1)
摘要:
从分岔反控制的角度设计了一套非线性反馈控制策略,来实现离散动力系统1∶2共振情形下余维二分岔的各种分岔解。首先,针对传统分岔准则在确定高余维分岔点时存在的局限性,建立了一个1∶2共振情形下的余维二分岔的新显式准则,基于这个显式准则通过设计线性控制增益来确保此类余维二分岔的存在性。然后,推导了1∶2共振的中心流形,并基于范式方法通过设计非线性控制增益,分析了1∶2共振情形下余维二分岔解的类型和稳定性。最后,以一个Arneodo-Coullet-Tresser映射为例,在指定的参数点处通过控制实现了具有1∶2共振分岔特性的各种分岔解,进一步验证了理论分析。 从分岔反控制的角度设计了一套非线性反馈控制策略,来实现离散动力系统1∶2共振情形下余维二分岔的各种分岔解。首先,针对传统分岔准则在确定高余维分岔点时存在的局限性,建立了一个1∶2共振情形下的余维二分岔的新显式准则,基于这个显式准则通过设计线性控制增益来确保此类余维二分岔的存在性。然后,推导了1∶2共振的中心流形,并基于范式方法通过设计非线性控制增益,分析了1∶2共振情形下余维二分岔解的类型和稳定性。最后,以一个Arneodo-Coullet-Tresser映射为例,在指定的参数点处通过控制实现了具有1∶2共振分岔特性的各种分岔解,进一步验证了理论分析。
基于非约束模态的中心刚体-Timoshenko动力学建模与分析
关玉铭, 戈新生
, doi: 10.21656/1000-0887.420089
摘要(37) HTML(23) PDF(1)
摘要:
梁的横向变形会导致梁纵向缩短,建模过程中考虑梁横纵变形二次耦合项则存在动力刚化现象,这说明梁的纵向变形会对模型广义刚度造成影响。对于做旋转运动的梁结构,旋转运动时还会受到离心力的作用而产生轴向拉力,轴向拉力同样也会引起梁的轴向变形,这种影响对粗短梁更加明显。现以大范围运动中心刚体-Timoshenko梁模型为研究对象:首先,运用Timoshenko梁理论以及Hamilton原理建立含离心力的动力学模型;其次,引入非约束模态概念,采用Frobenius方法求解非约束模态振型函数以及固有频率;最后,通过数值仿真探究不同恒定转速时非约束模态与约束模态广义刚度的差异和非约束模态条件下离心力对模型的影响。 梁的横向变形会导致梁纵向缩短,建模过程中考虑梁横纵变形二次耦合项则存在动力刚化现象,这说明梁的纵向变形会对模型广义刚度造成影响。对于做旋转运动的梁结构,旋转运动时还会受到离心力的作用而产生轴向拉力,轴向拉力同样也会引起梁的轴向变形,这种影响对粗短梁更加明显。现以大范围运动中心刚体-Timoshenko梁模型为研究对象:首先,运用Timoshenko梁理论以及Hamilton原理建立含离心力的动力学模型;其次,引入非约束模态概念,采用Frobenius方法求解非约束模态振型函数以及固有频率;最后,通过数值仿真探究不同恒定转速时非约束模态与约束模态广义刚度的差异和非约束模态条件下离心力对模型的影响。
Markov切换时滞基因调控网络的均方同步和随机无源同步
曹娟, 任凤丽
, doi: 10.21656/1000-0887.420256
摘要(58) HTML(35) PDF(1)
摘要:
基因调控网络(GRNs)及其动力学模型的研究在后基因组时代是一个重要的研究领域。定性分析基因调控网络及其动力学对系统地认识生物体具有重要意义。该文提出了一类具有时变时滞和Markov切换的随机基因调控网络模型,研究了其均方同步和随机无源同步问题。通过设计合适的Lyapunov-Krasovski泛函(LKF),并利用Lyapunov稳定性理论、线性矩阵不等式方法和随机分析技巧,得到了均方同步和随机无源同步的充分条件。此外,通过与其他文献进行比较,显示了本文结果的理论价值。数值模拟验证了所得充分条件的有效性。 基因调控网络(GRNs)及其动力学模型的研究在后基因组时代是一个重要的研究领域。定性分析基因调控网络及其动力学对系统地认识生物体具有重要意义。该文提出了一类具有时变时滞和Markov切换的随机基因调控网络模型,研究了其均方同步和随机无源同步问题。通过设计合适的Lyapunov-Krasovski泛函(LKF),并利用Lyapunov稳定性理论、线性矩阵不等式方法和随机分析技巧,得到了均方同步和随机无源同步的充分条件。此外,通过与其他文献进行比较,显示了本文结果的理论价值。数值模拟验证了所得充分条件的有效性。
Internet路由器随机建模与收敛性分析
周军, 张健, 杨顺枫
, doi: 10.21656/1000-0887.420026
摘要(40) HTML(25) PDF(0)
摘要:
目前建立的路由收敛模型大部分都是确定性模型,而路由器在收敛过程中存在丢包、链路噪声、互连拓扑结构突变等现象。针对这些随机问题,该文引入Bernoulli白序列分布、Wiener过程、Markov过程提出了一种新的随机动力系统模型,应用随机微分方程理论和随机分析方法得出其路由收敛的充分条件,结果证明随机环境下路由状态收敛与路由器连接拓扑的Laplace矩阵、Markov切换的平稳分布、网络中数据包的成功传输率以及噪声强度息息相关。最后通过一个数值实例验证了相关结论的有效性。 目前建立的路由收敛模型大部分都是确定性模型,而路由器在收敛过程中存在丢包、链路噪声、互连拓扑结构突变等现象。针对这些随机问题,该文引入Bernoulli白序列分布、Wiener过程、Markov过程提出了一种新的随机动力系统模型,应用随机微分方程理论和随机分析方法得出其路由收敛的充分条件,结果证明随机环境下路由状态收敛与路由器连接拓扑的Laplace矩阵、Markov切换的平稳分布、网络中数据包的成功传输率以及噪声强度息息相关。最后通过一个数值实例验证了相关结论的有效性。
具有空变系数源项的半线性Moore-Gibson-Thompson方程全局解的非存在性
欧阳柏平
, doi: 10.21656/1000-0887.420094
摘要(112) HTML(83) PDF(6)
摘要:
研究了具有空变系数源项的半线性Moore-Gibson-Thompson(MGT)方程Cauchy问题解的爆破现象。在次临界情形下,通过选择合适的能量泛函和测试函数,运用迭代方法和一些微分不等式技巧,得到了其Cauchy问题解的非全局存在性。进一步导出了其Cauchy问题解的生命跨度的上界估计。 研究了具有空变系数源项的半线性Moore-Gibson-Thompson(MGT)方程Cauchy问题解的爆破现象。在次临界情形下,通过选择合适的能量泛函和测试函数,运用迭代方法和一些微分不等式技巧,得到了其Cauchy问题解的非全局存在性。进一步导出了其Cauchy问题解的生命跨度的上界估计。
Numerical Analysis on Effects of Wall Structures on Bubble Groups
WANG Jincheng, GUAN Hui, WEI Zhijun, WU Chuijie
, doi: 10.21656/1000-0887.420041
摘要(58) HTML(36) PDF(5)
摘要:
With the volume of fluid (VOF) method for a dam-break problem, the effects of wall structures on compressible bubble groups were studied through measurement of the spatial average pressure on the wall. An obstacle was set up at the bottom of the tank, which helps create air bubbles in the collapsing water impacting on it. Three kinds of structures were set up on the left wall, namely, a cuboidal structure, an ellipsoidal structure and a conical structure. It is found that when water hits the left wall, the topology of the bubble wrapped in the water will be changed by the wall structure, which leads to the change of pressure on the wall. The example analysis shows that, the cuboidal structure has the maximum effect in reducing the average pressure amplitude on the wall among those three kinds of wall structures. Especially, a proper adjustment of the position and the size of the cuboidal structure can eliminate the oscillation of the wall pressure. With the volume of fluid (VOF) method for a dam-break problem, the effects of wall structures on compressible bubble groups were studied through measurement of the spatial average pressure on the wall. An obstacle was set up at the bottom of the tank, which helps create air bubbles in the collapsing water impacting on it. Three kinds of structures were set up on the left wall, namely, a cuboidal structure, an ellipsoidal structure and a conical structure. It is found that when water hits the left wall, the topology of the bubble wrapped in the water will be changed by the wall structure, which leads to the change of pressure on the wall. The example analysis shows that, the cuboidal structure has the maximum effect in reducing the average pressure amplitude on the wall among those three kinds of wall structures. Especially, a proper adjustment of the position and the size of the cuboidal structure can eliminate the oscillation of the wall pressure.
一类非线性时间分数阶扩散方程反问题的变分型正则化
柳冕, 程浩, 石成鑫
, doi: 10.21656/1000-0887.420168
摘要(43) HTML(28) PDF(2)
摘要:
考虑了一类二维非线性时间分数阶扩散方程,并从最终位置获取的测量数据来反演物质在\begin{document}$ u(0,y,t) $\end{document}处的物理信息。这个问题是严重不适定的,即问题的解并不连续依赖于测量数据,因此提出了变分型正则化方法来稳定求解该问题。给出了精确解与正则近似解之间的误差估计,数值算例验证了该方法的有效性。 考虑了一类二维非线性时间分数阶扩散方程,并从最终位置获取的测量数据来反演物质在$ u(0,y,t) $处的物理信息。这个问题是严重不适定的,即问题的解并不连续依赖于测量数据,因此提出了变分型正则化方法来稳定求解该问题。给出了精确解与正则近似解之间的误差估计,数值算例验证了该方法的有效性。
旋转输液管动力稳定性理论分析
张博, 史天姿, 张贻林, 孙东生, 袁从敏, 丁虎, 陈立群
, doi: 10.21656/1000-0887.420135
摘要(52) HTML(34) PDF(7)
摘要:
基于Lagrange原理和假设模态法建立了旋转输液管的动力学模型。通过降阶升维的方法求解系统的特征值问题,并分析旋转输液管自由振动特性。得到了不同端部集中质量和转速下,系统特征值随流速升高的演变轨迹。揭示了临界流速随系统参数的变化规律。研究发现内部流体的流动对旋转输液管动力学特性存在显著影响。在某些参数组合下,系统低阶模态能够形成不同形式的内共振关系。预示了旋转输液管模型蕴含丰富的动力学现象。 基于Lagrange原理和假设模态法建立了旋转输液管的动力学模型。通过降阶升维的方法求解系统的特征值问题,并分析旋转输液管自由振动特性。得到了不同端部集中质量和转速下,系统特征值随流速升高的演变轨迹。揭示了临界流速随系统参数的变化规律。研究发现内部流体的流动对旋转输液管动力学特性存在显著影响。在某些参数组合下,系统低阶模态能够形成不同形式的内共振关系。预示了旋转输液管模型蕴含丰富的动力学现象。
小波方法及其力学应用研究进展
刘小靖, 周又和, 王记增
, doi: 10.21656/1000-0887.420388
摘要(46) HTML(27) PDF(3)
摘要:
小波理论在进行信号处理与函数逼近时体现出非常独特的时频局部性与多分辨分析能力,小波基函数则可兼具正交性、紧支性、低通滤波与插值性等优良的数学性质,这均使得小波分析理论在计算数学与计算力学领域具有很大的应用潜力,也进一步地为这些领域的突破性发展迎来了新的契机。自20世纪90年代以来,大量的研究已经证明基于小波理论的数值方法在微分方程求解中具有非常明显的优势,但与此同时也暴露出了一些由小波基函数本身与其特有逼近方式所造成的数值计算应用局限。为了促进小波理论在计算数学与力学领域的创新性应用,给研究人员提供新的研究视角,该文简要梳理了小波分析的发展背景以及基于小波理论的数值方法的研究历史,并着重讨论分析了后者所面临的问题以及近年来针对这些问题中的基础性难题所取得的研究进展。这些总结与评述有望为后续进一步发展并完善基于小波理论的定量数学求解方法,以及拓展其在力学乃至广泛工程问题求解中的应用提供有意义的参考。 小波理论在进行信号处理与函数逼近时体现出非常独特的时频局部性与多分辨分析能力,小波基函数则可兼具正交性、紧支性、低通滤波与插值性等优良的数学性质,这均使得小波分析理论在计算数学与计算力学领域具有很大的应用潜力,也进一步地为这些领域的突破性发展迎来了新的契机。自20世纪90年代以来,大量的研究已经证明基于小波理论的数值方法在微分方程求解中具有非常明显的优势,但与此同时也暴露出了一些由小波基函数本身与其特有逼近方式所造成的数值计算应用局限。为了促进小波理论在计算数学与力学领域的创新性应用,给研究人员提供新的研究视角,该文简要梳理了小波分析的发展背景以及基于小波理论的数值方法的研究历史,并着重讨论分析了后者所面临的问题以及近年来针对这些问题中的基础性难题所取得的研究进展。这些总结与评述有望为后续进一步发展并完善基于小波理论的定量数学求解方法,以及拓展其在力学乃至广泛工程问题求解中的应用提供有意义的参考。
基于卷积神经网络气动力降阶模型的翼型优化方法
王沐晨, 李立州, 张珺, 黄钰棋, 张林, 石玥
, doi: 10.21656/1000-0887.420137
摘要(54) HTML(35) PDF(2)
摘要:
针对非线性大扰动翼型气动力优化问题,提出了基于卷积神经网络气动力降阶模型的优化方法。该方法用不同形状参数下翼型的气动力数据作为训练信号,训练卷积神经网络翼型气动力降阶模型。采用该气动力降阶模型,以最大升阻比为目标,对翼型进行优化,结果表明该方法可用于大扰动下翼型气动力的预测和优化。讨论了池化法和径向基法的训练信号数据降维方法对降阶模型精度的影响,结果表明训练信号数据降维能够提高气动力降阶模型的精度。其原因在于训练信号数据降维可以减少神经网络模型的待定参数的个数,在相同数据量下神经网络模型收敛得更好。 针对非线性大扰动翼型气动力优化问题,提出了基于卷积神经网络气动力降阶模型的优化方法。该方法用不同形状参数下翼型的气动力数据作为训练信号,训练卷积神经网络翼型气动力降阶模型。采用该气动力降阶模型,以最大升阻比为目标,对翼型进行优化,结果表明该方法可用于大扰动下翼型气动力的预测和优化。讨论了池化法和径向基法的训练信号数据降维方法对降阶模型精度的影响,结果表明训练信号数据降维能够提高气动力降阶模型的精度。其原因在于训练信号数据降维可以减少神经网络模型的待定参数的个数,在相同数据量下神经网络模型收敛得更好。
压电超材料梁中弹性波带隙特性与界面传输的主动控制
孙文静, 王毅泽
, doi: 10.21656/1000-0887.420125
摘要(49) HTML(40) PDF(1)
摘要:
该文采用周期压电负电容电路,研究了弹性波超材料梁中带隙特性的主动控制问题。该系统利用外部电路改变所连接压电材料的材料参数,从而改变结构的等效参数,实现对带隙特性的调控。通过对单胞进行控制,可观察到主动控制系统作用时带隙的产生与消失。构造了含有交界面的弹性波超材料梁结构,分析了主动控制系统对波动界面传输特性的影响。 该文采用周期压电负电容电路,研究了弹性波超材料梁中带隙特性的主动控制问题。该系统利用外部电路改变所连接压电材料的材料参数,从而改变结构的等效参数,实现对带隙特性的调控。通过对单胞进行控制,可观察到主动控制系统作用时带隙的产生与消失。构造了含有交界面的弹性波超材料梁结构,分析了主动控制系统对波动界面传输特性的影响。
基于绳索作动器的大型太空望远镜桁架结构的振动主动控制
唐颖卓, 卢光宇, 蔡国平
, doi: 10.21656/1000-0887.420217
摘要(34) HTML(16) PDF(2)
摘要:
薄膜衍射是一种新型的太空望远镜的成像方式,它具有轻质、易折叠与展开、光学成像精度高等许多优点,是当今太空望远镜技术的研究热点。该文针对一类薄膜衍射太空望远镜桁架结构的振动主动控制进行了研究,提出了一种基于绳索作动器的振动主动控制策略。首先建立了望远镜桁架结构的动力学模型,然后采用粒子群优化算法研究了绳索作动器的优化布置,进而采用最优控制方法设计了结构振动的主动控制律,最后通过数值仿真验证了所给方法的有效性,并详细研究了绳索作动器数量与结构振动稳定时间之间的对应关系。 薄膜衍射是一种新型的太空望远镜的成像方式,它具有轻质、易折叠与展开、光学成像精度高等许多优点,是当今太空望远镜技术的研究热点。该文针对一类薄膜衍射太空望远镜桁架结构的振动主动控制进行了研究,提出了一种基于绳索作动器的振动主动控制策略。首先建立了望远镜桁架结构的动力学模型,然后采用粒子群优化算法研究了绳索作动器的优化布置,进而采用最优控制方法设计了结构振动的主动控制律,最后通过数值仿真验证了所给方法的有效性,并详细研究了绳索作动器数量与结构振动稳定时间之间的对应关系。
求解双曲守恒律方程的三阶修正模板WENO格式
王亚辉
, doi: 10.21656/1000-0887.420091
摘要(138) HTML(72) PDF(9)
摘要:
为了降低经典的三阶加权本质无振荡(WENO)格式的数值耗散,提出了一种新的三阶WENO格式的修正模板近似方法。改进了经典WENO-JS格式中各候选模板上数值通量的一阶多项式逼近,通过加入二次项使模板逼近达到三阶精度。计算了相应的候选通量,并且通过引入可调函数\begin{document}$\varphi(x)$\end{document},使得新的格式具有ENO性质。最后给出了一系列数值算例,证明了该方法的有效性。 为了降低经典的三阶加权本质无振荡(WENO)格式的数值耗散,提出了一种新的三阶WENO格式的修正模板近似方法。改进了经典WENO-JS格式中各候选模板上数值通量的一阶多项式逼近,通过加入二次项使模板逼近达到三阶精度。计算了相应的候选通量,并且通过引入可调函数$\varphi(x)$,使得新的格式具有ENO性质。最后给出了一系列数值算例,证明了该方法的有效性。
基于Actor-Critic算法的分数阶多自主体系统最优主-从一致性控制
马丽新, 刘晨, 刘磊
, doi: 10.21656/1000-0887.420124
摘要(101) HTML(70) PDF(2)
摘要:
研究了分数阶多自主体系统的最优主-从一致性问题。在考虑控制器周期间歇的前提下,将分数阶微分的一阶近似逼近式、事件触发机制和强化学习中的Actor-Critic算法有机整合,设计了基于周期间歇事件触发策略的强化学习算法结构。最后,通过数值仿真实验证明该算法的可行性和有效性。 研究了分数阶多自主体系统的最优主-从一致性问题。在考虑控制器周期间歇的前提下,将分数阶微分的一阶近似逼近式、事件触发机制和强化学习中的Actor-Critic算法有机整合,设计了基于周期间歇事件触发策略的强化学习算法结构。最后,通过数值仿真实验证明该算法的可行性和有效性。
基于格子Boltzmann方法的液滴撞击具有不同润湿性孔板的研究
梁佳, 高明, 陈露, 王东民, 王治云, 章立新
, doi: 10.21656/1000-0887.420076
摘要(61) HTML(58) PDF(2)
摘要:
基于格子Boltzmann方法,对液滴撞击不同湿润性节流孔板表面进行了数值模拟。主要研究了在液滴撞击过程中,Weber数(We)、孔板表面湿润性和孔板尺寸对液滴通过孔板时不同状态的影响。数值模拟结果表明:孔板为亲水特性时,较低We下液滴不会与孔板表面脱离,而是附着在孔板下表面,并且在毛细作用下液滴会在孔道中上升一段距离,形成液塞现象,在较高We下液滴会穿过孔板,并发生破裂现象;孔板为疏水特性时,较低We下液滴无法穿过孔板,且无法迁移至下表面,最终稳定在孔板孔道上,在较高We下,液滴能穿过孔板,穿过时会发生破裂,孔板上表面会残留液滴。改变孔板尺寸发现,在较小的孔板孔径以及较厚的孔板厚度时液滴不易通过。 基于格子Boltzmann方法,对液滴撞击不同湿润性节流孔板表面进行了数值模拟。主要研究了在液滴撞击过程中,Weber数(We)、孔板表面湿润性和孔板尺寸对液滴通过孔板时不同状态的影响。数值模拟结果表明:孔板为亲水特性时,较低We下液滴不会与孔板表面脱离,而是附着在孔板下表面,并且在毛细作用下液滴会在孔道中上升一段距离,形成液塞现象,在较高We下液滴会穿过孔板,并发生破裂现象;孔板为疏水特性时,较低We下液滴无法穿过孔板,且无法迁移至下表面,最终稳定在孔板孔道上,在较高We下,液滴能穿过孔板,穿过时会发生破裂,孔板上表面会残留液滴。改变孔板尺寸发现,在较小的孔板孔径以及较厚的孔板厚度时液滴不易通过。
航天器中精密器件布局的保结构优化
蒋睿嵩, 徐萌波, 张帆, 胡伟鹏, 邓子辰
, doi: 10.21656/1000-0887.420095
摘要(88) HTML(44) PDF(2)
摘要:
航天器中精密器件的稳定性和工作精度决定于器件布置位置的局部结构振动特性,而航天器局部振动特性又受到精密器件布局的影响。因此,航天器中精密器件的布局优化是确保其稳定高效工作的前提条件。该文建立了粘接精密器件的航天器局部柔性薄板结构的动力学模型,发展保结构分析方法模拟了薄板结构的局部振动特性。考虑精密器件形状和尺寸、散热间隙要求等布局约束条件,以各器件布局位置最大面外振动加速度加权值最小化为优化目标,对精密器件布局进行优化设计。优化结果表明:由于所提出的精密器件布局优化设计方法在模拟结构局部振动特性过程中采用了能够较为精确捕捉系统局部动力学特性的保结构分析方法,大幅提高优化效率的同时能够大幅降低器件布局位置最大面外振动加速度;通过布局优化设计,各器件布局位置最大面外振动加速度加权值减小约88.05%,这一结果对提高航天器内精密器件工作稳定性和精度具有一定的参考价值。 航天器中精密器件的稳定性和工作精度决定于器件布置位置的局部结构振动特性,而航天器局部振动特性又受到精密器件布局的影响。因此,航天器中精密器件的布局优化是确保其稳定高效工作的前提条件。该文建立了粘接精密器件的航天器局部柔性薄板结构的动力学模型,发展保结构分析方法模拟了薄板结构的局部振动特性。考虑精密器件形状和尺寸、散热间隙要求等布局约束条件,以各器件布局位置最大面外振动加速度加权值最小化为优化目标,对精密器件布局进行优化设计。优化结果表明:由于所提出的精密器件布局优化设计方法在模拟结构局部振动特性过程中采用了能够较为精确捕捉系统局部动力学特性的保结构分析方法,大幅提高优化效率的同时能够大幅降低器件布局位置最大面外振动加速度;通过布局优化设计,各器件布局位置最大面外振动加速度加权值减小约88.05%,这一结果对提高航天器内精密器件工作稳定性和精度具有一定的参考价值。
基于剪切效应纤维梁单元的结构非线性有限元数值模拟
李嘉钰, 陈梦成, 王开心
, doi: 10.21656/1000-0887.420032
摘要(79) HTML(68) PDF(8)
摘要:
基于Eurler-Bernoulli梁理论的经典纤维模型忽略了剪切变形给截面带来的影响,为了得到更加精确的梁单元模型,该文基于考虑剪切效应的纤维梁单元,根据Timoshenko梁理论,推导了该纤维梁单元的刚度矩阵,并结合弹塑性增量理论,同时考虑了几何非线性和材料非线性的双重影响,建立了压弯剪复杂应力状态下结构非线性有限元分析理论。该文最后利用MATLAB编制了相关计算程序,对钢筋混凝土和矩形钢管混凝土的典型压弯剪构件进行有限元数值模拟,得到了构件的荷载-位移非线性全过程曲线。典型算例的验证结果表明:该文建立的非线性有限元分析理论是通用、可行、正确的。 基于Eurler-Bernoulli梁理论的经典纤维模型忽略了剪切变形给截面带来的影响,为了得到更加精确的梁单元模型,该文基于考虑剪切效应的纤维梁单元,根据Timoshenko梁理论,推导了该纤维梁单元的刚度矩阵,并结合弹塑性增量理论,同时考虑了几何非线性和材料非线性的双重影响,建立了压弯剪复杂应力状态下结构非线性有限元分析理论。该文最后利用MATLAB编制了相关计算程序,对钢筋混凝土和矩形钢管混凝土的典型压弯剪构件进行有限元数值模拟,得到了构件的荷载-位移非线性全过程曲线。典型算例的验证结果表明:该文建立的非线性有限元分析理论是通用、可行、正确的。
基于自适应控制的四元数时滞神经网络的有限时间同步
赵玮, 任凤丽
, doi: 10.21656/1000-0887.420068
摘要(123) HTML(100) PDF(3)
摘要:
文章主要研究了自适应控制下四元数时滞神经网络的有限时间完全同步,通过设计一组有效新颖的自适应控制器,使得主从系统实现有限时间同步,并计算出停息时间的理论估计。利用Lyapunov函数方法和不等式技巧,给出了四元数时滞神经网络主从系统有限时间同步的充分条件。最后,通过数值仿真验证了所得理论结果的有效性。 文章主要研究了自适应控制下四元数时滞神经网络的有限时间完全同步,通过设计一组有效新颖的自适应控制器,使得主从系统实现有限时间同步,并计算出停息时间的理论估计。利用Lyapunov函数方法和不等式技巧,给出了四元数时滞神经网络主从系统有限时间同步的充分条件。最后,通过数值仿真验证了所得理论结果的有效性。
Vallis系统的不变代数曲面研究
杨静, 谈文慧, 魏周超
, doi: 10.21656/1000-0887.420112
摘要(67) HTML(62) PDF(2)
摘要:
该文研究了Vallis系统的Darboux多项式和不变代数曲面问题。 在证明中,使用加权齐次多项式和特征曲线的方法,通过求解线性偏微分方程,得到了在适当的参数条件下,Vallis系统存在三类Darboux多项式。 该文研究了Vallis系统的Darboux多项式和不变代数曲面问题。 在证明中,使用加权齐次多项式和特征曲线的方法,通过求解线性偏微分方程,得到了在适当的参数条件下,Vallis系统存在三类Darboux多项式。
一类热弹性板的空间衰减估计
石金诚, 肖胜中
, doi: 10.21656/1000-0887.420005
摘要(128) HTML(78) PDF(3)
摘要:
研究了二维空间中半无限带形区域上一类含有双调和算子的热弹性系统板解的空间性质。首先构造一个能量表达式,然后利用微分不等式技术,推导出该能量表达式是可由它本身的一阶导数控制的微分不等式,最后得到解的空间衰减估计。该结果可看成是Saint-Venant原则在双曲抛物耦合双调和方程组上的应用。 研究了二维空间中半无限带形区域上一类含有双调和算子的热弹性系统板解的空间性质。首先构造一个能量表达式,然后利用微分不等式技术,推导出该能量表达式是可由它本身的一阶导数控制的微分不等式,最后得到解的空间衰减估计。该结果可看成是Saint-Venant原则在双曲抛物耦合双调和方程组上的应用。