大振幅波非线性相互作用的谱分解法研究

针对两波非线性相互作用中大振幅波幅度及能量的变化问题,采用了谱分解方法对其进行了研究.对高低频波频率比为整数的两波非线性相互作用情况进行了讨论,研究非线性相互作用中各参数对作用结果的影响,并进行了计算机仿真计算.计算结果表明:在非线性相互作用后,低频波能量随作用距离的增加而降低;能量降低的大小与高低频波频率比、高频波能量大小等因素有关.将两波非线性相互作用的谱分解法计算结果,与经典的Fen lon理论计算结果进行对比,两种方法的计算结果具有较好的一致性.     

非线性子系统的大振幅时域自激力模型

针对强风作用下的大跨度桥梁或高速飞行中的机翼可能出现大振幅颤振响应,而现有时域自激力模型又无法模拟大振幅下的非线性气动力问题.提出一种新的非定常大振幅自激气动力模型及其参数拟合方法,新模型通过附加非线性微分方程组及附加气动力自由度来模拟气动力记忆效应及振幅非线性特性.对于同一主梁断面,使用一组模型参数即可模拟不同折算风速和不同振幅下的自激力,模型参数可通过风洞试验或CFD数值模拟结果拟合获得.结果表明,新模型能再现自激力阻尼特性随折算风速和振幅的变化,通过单频振动拟合得到的新模型能再现多频振动下的非线性自激力时程.     

分解法求解非线性阻尼振动

介绍了一种目前在国际上较活跃的求解非线性复杂问题的方法－分解法,并将此法应用于非线性阻尼振动,求出了振动方程的解析解,据此,给出了非线必阻尼振动规律及位移与速度的关系。该方法有很大的普遍性,特别是对于复杂问题的定量计算,有一定的应用和发展前景。     

非线性波在动脉内传播的理论

提出了一个新的非线性脉搏波在动脉内传播的理论模型,推导了一个新的血管壁一外周组织系统的非线性运动方程组。这组运动方程与代表血液流动的粘性不可压缩运动的方程、连续方程以及流体和血管壁本构方程相结合,可用数值方法求解非线性脉搏波在动脉内的传播。其数值解包含压力脉搏波、血流速度波和血流量波以及血管壁的波动和变形等。     

非线性波在动脉内传播的数值研究

伍时桂和李兆治所建设的非线性波传播方程组是做了某些数学简化和变换。无条件稳定的三时间层加权隐式差分方法和SIMPLE方法,分别用来求解动脉壁的运动方程和血液流动方程,得到了包括血液的压力、速度和流量以及动脉壁的位移和速度等非线性脉搏波传播的完全数值解。     

行波管一维非线性单频注波互作用理论与计算机模拟

用场论的方法建立场方程，用圆盘模型等效电子注建立了运动方程和相位方程，并对此非线性注波互作用工作方程组进行了计算机模拟和数值计算，求出了某特定行波管的输出功率和增益值，最后验证了方程的正确性．     

非线性波动方程的孤波解及余弦周期波解

利用假设待定法,求出了非线性波动方程的具有双曲正割函数分式形式且渐近值不为零的精确孤波解和余弦函数周期波解,并分别讨论了它们的有界性,揭示了行波波速改变对钟状孤波解与余弦函数周期波解波形变化的影响.     

黏弹性节理岩体中应力波的传播特性分析

为探究黏弹性节理对应力波在岩体中传播规律的影响,引入饱依丁-汤姆逊模型作为位移不连续条件,基于时域递归方法推导出应力波通过一组平行黏弹性节理的传播方程;通过将饱依丁-汤姆逊模型退化为Maxwell模型和Kelvin模型所得的时域递归数值解与已有的频域内封闭解对比,验证推导过程的正确性;最后,对相关参数的影响规律进行分析。结果表明：模型无量纲系数、无量纲节理厚度、无量纲节理间距和入射角等都对波的传播产生影响;对于单条节理,应力波的透反射系数以及能量耗散率主要取决于位移不连续模型的无量纲参数、入射角及无量纲节理厚度;而对于一组平行节理,透射系数还和平行节理数与节理间距的大小有关,且节理条数的增加对入射临界角位置处透射波振幅的衰减影响更为明显。     

饱和土中流体对压缩波传播特性影响

为了进一步分析流体性质对饱和土中压缩波传播的影响,基于Biot两相介质波动理论,推导了压缩波平面波动解,并得到了孔隙流体自由流动和流体无渗流时的压缩波速度公式.通过数值算例分析了水饱和、准饱和及气饱和三种饱和情况下土中压缩波的传播及衰减特性.结果表明,在水饱和至准饱和土中,两种压缩波的速度和弥散性均随含气量的增加而降低,衰减则随含气量的增加而增加.气饱和土中,P1波速度比水饱和时显著降低且基本无弥散和衰减;P2波速度比水饱和时有很大提高,同时弥散和衰减加强,且特征频率向高频漂移.完全水饱和时P1波主要在流体中传播,含气量超过一定值(1%)时主要受土骨架中控制,P2波则刚好与此相反.     

GIS局部放电UHF电磁波传播特性的仿真分析及现场验证

为合理评估GIS局部放电在线监测中UHF传感器布置方式的有效性,有必要研究局部放电UHF电磁波在GIS腔体内的传播特性.采用时域有限差分法,对GIS局部放电激发的UHF电磁波,在长直腔体、L形腔体、T形腔体及断路器等典型结构中的传播特性进行了仿真分析;利用网络分析仪,对某1 100kV GIS局部放电在线监测UHF传感器对间的频响特性进行了现场测量,验证了仿真结果的有效性;实现了GIS局部放电UHF电磁波传播特性仿真分析和现场测试的互补.研究成果可为GIS局部放电在线监测UHF传感器的现场布置提供指导.     

矿井巷道围岩湿度对电磁波传播的影响

矿井巷道中水分较多,巷道围岩因吸收水分而变得潮湿,进而引起围岩电导率发生改变.通过分析湿度对围岩电导率的影响,研究了湿度对圆形巷道和矩形巷道中电磁波传播的影响.结果表明,在矿井移动通信频率范围内,当矿井水电导率较低时,湿度对电磁波传播的影响很小(可忽略);当矿井水电导率较高时,随着湿度的增加,其对电磁波衰减的影响随之增加.     

Upward propagation of lightning-generated whistler waves into the radiation belts

Lightning-generated whistler (LGW) waves which induce energetic electron precipitation provide an important coupling between the ionosphere and radiation belts. Using the ray-tracing technique, we examine the propagation behaviour of LGW waves and show that they can travel upward into the radiation belts during higher geomagnetic activities due to the plasmapause inward compression, particularly in cases of lower wave frequencies, lower wave normal angles and azimuthal angles. Both perpendicular and parallel group velocities of LGW waves remain in relatively small values inside the plasmasphere but change rapidly to high values outside the plasmasphere. The launching latitude increases with increasing LGW wave normal angle. These results here further reveal a detailed picture on how LGW waves escape out of the plasmasphere and onto the radiation belts.     

大范围动态海浪实时渲染

为实现大范围动态海浪的实时渲染提出了一种高效方法.首先提出一种基于LOD技术的新型网格模型,采用Gerstner模型在GPU(图形处理单元)上实现了海浪的动态模拟和Choppy波的模拟,给出一种凹凸纹理贴图的方法对较远处的海浪渲染实现加速,并利用动画凹凸纹理改善海浪渲染效果;其次通过立方体纹理实现了对天空、太阳的反射效果,运用Phong光照模型实现了海浪的光照并实现了菲涅尔反射;最后采用动画纹理模拟了海浪中的泡沫,并实现了云在海面上投射的阴影等特殊效果.实验结果表明,该方法可以对90 km范围的海浪进行实时交互渲染,并已成功应用于某飞行模拟器中.     

三维非线性异向介质的频率特性

为了实现异向介质的可调性,推导了埋入在非线性介质中的由金属线和谐振环构成的具有三维周期性结构的Metamaterial有效磁导率表达式,计算了Metamaterial的有效磁导率实部和虚部对外场频率的响应.结果表明,当外场频率与这种Metamaterial的线性本征频率相差越小时,材料的左右手特性的跳变点就越小,且在非线性区材料的磁响应呈现双稳特性,这种现象可能被用于实现光学双稳态和光学开关器件.     

三维大幅晃荡的Youngs-VOF法模拟

液货船液体舱室在摇荡运动激励下的大幅晃荡问题日趋成为研究热点.针对液箱三维大幅晃荡问题,考虑较低液体装载水平以及外激励频率为共振频率的条件,采用基于有限差分法的Youngs-VOF自由液面重构方法,计入因气体卷入带来的表面张力影响,实现液舱内合并、气体卷入等液面大变形现象的数值模拟,以及抨击压强的时历预报.大幅晃荡的液面大变形现象数值模拟结果与试验结果对比表明,Youngs-VOF能够实现有效模拟界面运动;同时抨击载荷计算结果与试验结果也较为一致;此外就表面张力对抨击压强的影响进行分析,表明有必要计入表面张力因素.     

半圆拱形巷道中电磁波传播的等效分析方法

半圆拱形巷道中电磁波的衰减率无法通过经典波导模型理论得到精确解.采用等效分析方法,利用矩形巷道和圆形巷道的最低衰减模式等效半圆拱形巷道中的最低衰减模式,可以近似分析半圆撕开巷道中电磁波衰减率的状况.等效结果表明,使用等宽等高的矩形巷道的最低衰减模式等效半圆拱形巷道的最低衰减模式,在900 MHz频段附近的误差率很小,2条衰减曲线接近,证明这种等效方法是可行的.