上海大学学报(自然科学版)

微分求积方法及其在力学应用中的若干新进展

程昌钧，朱正佑

2009, 15(6): 551-559.

摘要 ( 3049 )

PDF (856KB) ( 2419 )

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简单地介绍了微分求积法（DQM）的基本原理及发展、影响微分求积方法数值解精度的因素、与有限差分方法和有限元方法比较而言DQM的优点，同时重点介绍了近年来DQM在固体力学和流体力学相关领域应用中的若干新进展和展望.

合成射流用于提高微型飞行器翼型气动特性的研究

翁培奋,葛朓琳，丁珏

2009, 15(6): 560-565.

摘要 ( 2261 )

PDF (3310KB) ( 1399 )

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合成射流激励器可微型化，能够在流场局部实施细致的流动控制.提出将合成射流技术用于NACA0012翼型绕流的主动流动控制,在SIAMM400低速低湍流风洞中对该翼型绕流流场进行烟线显示实验、PIV测量实验及翼型表面压力测量实验，并与数值模拟结果相比较.结果表明：（1）在来流雷诺数为18 000，翼型攻角小于15°时，合成射流能有效减小翼型表面附近的分离区大小；（2）在翼型攻角 0°~ 15°范围内，不同攻角下需要调节最佳射流激励频率.如攻角为2.5°时，合适的激励器频率为1 300 Hz；攻角5°时，400 Hz和1 300 Hz比较适合；而攻角大于等于7.5°时，共振频率960 Hz更为合适；（3）在来流雷诺数为140 000，攻角小于等于15°时，合成射流减小了翼型上表面射流出口附近的压力值，从而使上下表面压力差增大约5%，提高了升力.

部分浸入水中弹性支承Timoshenko梁动力特性

杨骁1，金盼1，徐小辉2

2009, 15(6): 566-575.

摘要 ( 2129 )

PDF (2244KB) ( 1299 )

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研究了部分浸入流体中自由端具有集中质量块的等截面弹性支承Timoshenko悬臂梁横向振动的固有频率和振型特征.考虑梁横截面转动和剪切变形以及集中质量块引起轴向压力的影响，建立了支承处弹性水平位移约束和转动约束耦合情形下悬臂梁横向自由振动的数学模型.由于集中质量块的惯性力和惯性矩，此模型的边界条件与振动频率相关.推导了Timoshenko梁的频率方程和振动模态的广义正交条件.数值研究了集中质量块质量、转动惯量、质心距以及弹簧刚度系数等参数对Timoshenko悬臂梁固有频率的影响.数值结果表明：由于横截面转动和剪切变形效应的影响，相比于Euler-Bernoulli梁模型，Timoshenko梁的固有频率减小，对高阶频率的影响尤为显著；弹簧刚度耦合项的增大将减小梁的固有频率；轴向力的增加将减小梁的低阶固有频率，但对高阶固有频率的影响不大.

GaN量子点弹性模量的分子动力学模拟

徐凯宇1，2,唐珺1，2

2009, 15(6): 576-580.

摘要 ( 2552 )

PDF (794KB) ( 1523 )

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应用一种分子动力学的方法,模拟预测了氮化镓（GaN）量子点在应变状态下的弹性模量和体积模量.通过在闪锌矿和纤维锌矿两类模型上施加不同形式的应变，得出了体应变和系统能量之间的关系.进一步利用分子动力学方法模拟出系统的能量,并计算出GaN材料在应变状态的弹性模量.在零应变状态下，预测结果同以往的理论值和实验值相吻合.

基于二次移动单元的边界点法解弹性力学问题

马杭，周鹃

2009, 15(6): 581-585.

摘要 ( 1849 )

PDF (1141KB) ( 1056 )

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边界点法是一种结合基本解法和边界元法二者优点的新的边界型无网格数值方法.将边界点法推广到弹性力学问题的数值求解中,在边界点法原有的常数移动单元基础上，引入了二次移动单元，解决了后处理过程中由于近奇异性而产生的边界附近应力的计算精度问题以及薄壁构件的分析问题.用改进的边界点法对弹性力学平面问题的典型算例进行了分析，结果表明数值解与精确解吻合良好.

复杂多个体时滞网络系统的脉冲一致性

周进1，吴泉军1，刘曾荣2

2009, 15(6): 586-593.

摘要 ( 1920 )

PDF (1588KB) ( 1303 )

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从动力学与控制的角度考虑具有固定与切换拓扑多个体时滞有向网络系统的平均一致性问题.基于时滞动力系统的脉冲控制理论，提出了在通讯时滞环境中两个网络的脉冲一致性协议，并给出了寻求相应平均一致性问题简单而又一般的判据.最显著的特征是提出的第一个一致性协议对于任意的通讯时滞都是有效的，第二个一致性协议能够使得整个网络指数地达到平均一致.所获得结果表明，一致性协议中的脉冲增益在寻求平均一致性问题中具有相当重要的作用.数值模拟进一步验证了理论结果的正确性.

流通量间断双曲守恒问题的推广WENO有限体格式

张鹏,乔殿梁，李书峰

2009, 15(6): 594-599.

摘要 ( 1942 )

PDF (1716KB) ( 1294 )

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针对流通量间断双曲守恒方程的数值求解，构造了将δ-映射与经典的WENO(weighted essentially non-oscillatory)五阶有限体方法结合的混合算法，并用于求解具有混合介质的弹性波方程和流通量间断的多车种交通流模型方程.数值结果表明了算法的有效性. 

存在热浮力的剪切湍流中颗粒近壁运动的大涡模拟

董宇红,陈林烽，唐一敏

2009, 15(6): 600-606.

摘要 ( 1986 )

PDF (2970KB) ( 1682 )

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采用基于动力学亚格子模型和热通量模型的大涡模拟方法，结合Lagrange粒子追踪技术，数值研究了存在热浮力作用的剪切湍流中细颗粒群的输运特性.一方面探讨在槽道剪切湍流中不同热分层效应与粒子输运的动态关联性，以及不同Stokes数的细颗粒在同一分层湍流环境下的浓度分布；另一方面探讨动量和热量耦合作用下影响粒子迁移、扩散和沉积的不同因素.此外，基于一些典型计算结果，探讨了稳定和不稳定分层对颗粒运动各向异性程度的影响，研究了不同颗粒的平均速度、脉动强度的统计特征量以及与湍流流场之间的相关性，并对颗粒在槽道不同区域的体积浓度分布和局部积聚现象进行了分析.

三阶表面张力-重力短峰波理论

黄虎

2009, 15(6): 607-610.

摘要 ( 1990 )

PDF (753KB) ( 1504 )

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考虑作用于表面波上的丰富表面张力效应,构造有限水深表面张力重力短峰波系统，提出其解的唯一性条件,并获得其三阶解析解.据此,给出一系列与近海、海洋工程密切相关的运动学、动力学变量表达式：自由表面位移、速度势、角频率、波陡、相速度、水质点速度和加速度、波压力.并且发现，三阶角频率的零点、极点直接关系到谐波共振.

城市立体轨道交通的环境噪声测试与分析

朱怀亮1,袁二娜2,李鹏1,王梦觉1

2009, 15(6): 611-614.

摘要 ( 2046 )

PDF (876KB) ( 1403 )

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以共和新路地铁-双层高架轨道交通系统为背景，研究了城市立体交通体系所引起的振动和环境噪声问题.通过对地下车站、地面周边和双层高架等不同区域的测量与频谱分析，获得1/3倍频曲线和等效声压级，分析了不同构造形式的轨道交通所诱发的辐射噪声及其分布规律，为城市立体轨道交通体系的建设、环境评价和噪声控制提供了有益的参考.

建筑PVC膜材双轴正交拉伸循环试验

罗仁安1,2，华凌2，倪静3，童凯4

2009, 15(6): 615-620.

摘要 ( 2067 )

PDF (2062KB) ( 1461 )

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通过对PVC膜材进行7种应力比下的双轴正交拉伸循环试验，经纬向应力比值分别为0∶1,1∶5,1∶2,1∶1,2∶1,5∶1和1∶0，对膜材在双轴拉伸作用下的拉伸特性进行了研究.试验表明,经过3次循环作用后，膜材的力学试验性能更接近工程实际情况，且材料具有非线性和正交各向异性.在循环荷载作用下，初次循环后残余应变较大.随着循环次数的增加（一般3次后）,残余应变趋于常数，滞回曲线形状趋于稳定.采用双轴拉伸试验方法测定了PVC膜材的广义泊松比，验证了广义泊松比的非线性特征.试验证明,当经纬向应力比C≥1时，经向应变为正值；当C≥0.5时，广义泊松比变为负值；当应力比C为1∶0或0∶1时，双轴变成单轴试验，广义泊松比测定变成常规泊松比试验.理论和试验均证明当C1时，膜材的经向和纬向同时具有最大的弹性模量.

压电薄膜微机电加速度传感器的力学分析

孙博华，韩立锋

2009, 15(6): 621-627.

摘要 ( 2184 )

PDF (2199KB) ( 1105 )

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基于压电薄膜的压电效应，研究压电薄膜微机电加速度传感器.对双层压电薄膜微机电加速度传感器进行静力分析，得到传感器方程，并进行数值计算.结果表明，随着压电薄膜厚度的增大，灵敏度随之增大，在一定厚度下达到最大值，随着厚度的进一步增大，灵敏度反而减小.然后进行动力分析，得到噪音、质量因子、最小可测信号等技术参数，并进行了数值计算.运用ANSYS软件进行谐响应分析，得到不同频率下结构的动力响应曲线.

耗散粒子动力学中实现滑移边界条件的数值方法

李振,胡国辉,周哲玮

2009, 15(6): 628-633.

摘要 ( 2726 )

PDF (1740KB) ( 2050 )

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流体在固体表面的速度滑移对宏观流动的影响通常可以忽略，但在研究微尺度流动时，滑移速度可能对流动产生较大的影响.因此在研究微尺度流动时，需要考虑流动在边界上的滑移.耗散粒子动力学方法是模拟介观尺度下流体的动力学行为的计算方法，目前该方法一般使用无滑移的边界条件.提出一种在耗散粒子动力学中实现滑移边界条件的数值方法，得到了和Navier滑移边界条件的Poiseuille流精确解吻合的速度剖面.

非均匀湿热黏弹性拟静态问题的对应原理

张能辉,覃小军

2009, 15(6): 634-636.

摘要 ( 2127 )

PDF (568KB) ( 1125 )

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采用Christensen各向同性热黏弹性本构关系，考虑湿气和温度变化对热流变简单材料折减时间函数的影响，利用Laplace变换法，证明当材料松弛函数具有时空可分离形式，且在给定的温度场和湿气场仅与时间变量有关时，各向同性、非均匀湿热黏弹性拟静态问题的对应原理仍然成立.

Rayleigh-Bénard湍流热对流中主动和被动标量场Cliff结构统计特性的实验研究

周全

2009, 15(6): 637-643.

摘要 ( 2000 )

PDF (1935KB) ( 1341 )

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实验研究了Rayleigh-Bénard湍流热对流中主动和被动标量场Cliff结构的统计特性，实验参数Rayleigh数为Ra=1.2×10¹⁰，Prandtl数为Pr=5.3.在充满对流介质水的长方体对流槽边壁附近实验测量了局域浓度场（被动标量场）和局域温度场（主动标量场）的时间序列，从测得的时间序列中提取出Cliff结构，提取参数为β，并分析了Cliff结构的宽度、振幅和尺寸的数量分布图.研究发现,浓度和温度场Cliff结构宽度的数量分布图形状并不随β而改变，而Cliff结构的最可几振幅却随着β的增大而增大.此外，Cliff结构的尺寸满足对数正态分布,这表明湍流热对流中被动标量场的扩散和混合是由羽流等浮力相干结构所驱动的.

钢丝编织高压胶管的力学性能及破坏强度

任九生1，2，周琎闻1，2，袁学刚3

2009, 15(6): 644-648.

摘要 ( 2071 )

PDF (1377KB) ( 1154 )

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应用连续介质力学有限变形基本理论和超弹性理论，建立钢丝编织胶管的多层圆筒模型，得到了胶管变形和应力分布与内压的关系，分析了胶管的变形、应力分布和破坏强度等力学性能，并且讨论了钢丝层的弹性模量、胶管的轴向伸长等材料或几何因素对其变形、应力分布和破坏强度的影响.

轴向运动黏弹性梁平面耦合非线性受迫振动

丁虎1,陈立群1,2

2009, 15(6): 649-652.

摘要 ( 2000 )

PDF (1514KB) ( 1255 )

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数值研究简支边界条件下，平面耦合轴向运动黏弹性梁受简谐外激励的非线性受迫振动稳态响应问题.在控制方程中，黏弹性本构关系采用物质导数.运用有限差分方法，对两端简支的轴向运动黏弹性梁的非线性受迫振动平面耦合模型求数值解.当激励频率接近固有频率时，通过对平面耦合非线性受迫振动稳态的幅频响应进行数值仿真，确定外激励幅值、黏弹性系数以及非线性系数对稳态周期解的幅值的影响.

二维各向同性湍流的Sedov型解及其应用

冉政,万书晓

2009, 15(6): 653-658.

摘要 ( 2074 )

PDF (838KB) ( 1585 )

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二维各向同性湍流能量逆级串现象是湍流理论中具挑战性的问题之一,基于二维不可压缩Navier-Stokes方程的统计解,对此问题进行了讨论.研究表明，新的Sedov型解精确解对于二维各向同性湍流能量逆级串现象的刻画与数值模拟和实验结果有较好的一致性.

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