不可压缩流体层流边界层对流换热的相似介与非相似介

本文对不可压缩流体层流边界层对流换热的相似介与非相似介问题，统一采用戈尔特洛(Goertlar)变换公式，得出变换后的动量方程和能量方程，从而获得相似介，局部相似介与局部非相似介的常微分方程组。     

层流边界层方程的Stewartson解法

介绍了采用斯蒂文森算法解完全流体的二维、定常、可压缩层流边界层方程的方法.先用斯蒂文森变换化简层流边界展方程,再用曲线拟合的方法具体求解出各参数.     

基于优化方法的边界层微分方程求解

通过相似变换得到的边界层常微分方程是非线性微分方程,属于带渐近边界的两点边值问题,可通过选择满足远端边界条件的未定初值,将边值问题转化成初值问题求解。分析了两类边界层微分方程初值对远端边界值的影响,指出可把寻找满足远端边界值的未知初始值的过程看作优化过程,用优化算法求解。对沿等壁温竖壁自然对流边界层微分方程用5种优化算法进行了求解,结果表明优化算法求解稳定,降低了对初值选择的敏感性。     

竖壁自然对流的数值模拟

为了研究竖壁自然对流换热的特点,将边界层的控制方程转化为相似方程.在此基础上,进一步采用引入中间变量的方法,将相似方程转化为五个常微分方程.运用MATLAB对相似解进行数值模拟,获得了层流边界层内速度和温度的分布特点,同时,得到了与其相关的其它物理量的变化规律.     

幂律流体在旋转盘上的流动与传热数值分析

针对非牛顿幂律流体在无限大旋转圆盘上层流边界层内三维流动与传热问题,在普朗特数为常数的条件下,利用广义Karman相似变换,将连续方程、动量方程及能量方程形成的偏微分方程组化成常微分方程组,再采用多重打靶法数值求解非线性两点边值问题.分别针对剪薄型流体、牛顿流体和剪厚型流体,得到不同幂律指标下的速度和温度分布及不同普朗特数下温度场的结果.结果表明径向速度分量的峰值随幂律指标的增大而增大,轴向速度受边界层厚度的影响较突出,盘表面的传热随幂律指标和普朗特数都呈现递增趋势.最后将本文流场结果与Andersson等在不考虑传热情况下的结果进行比较表明吻合性较好.     

一类四阶偏微分方程的李对称分析、B(a)cklund变换及其精确解

利用齐次平衡法获得了一类四阶偏微分方程的B?cklund变换,进而得到方程的几组精确解;然后运用李对称分析方法,获得该方程的向量场,利用相似变换,把难于求解的非线性偏微分方程转化为易于求解的常微分方程,并通过求解所得到的约化方程,结合幂级数展开法,得到原方程的一系列精确解.     

一种新型有压力梯度的平面层流边界层理论--机械能耗损积分法

提出了一种新的有压力梯度的层流平面边界层理论,可称为机械能耗损积分法,它是由两部分理论所组成的:第一部分包括不可压缩流体的应力微分方程以及从中导出的层流平面边界层流速与切应力分布的理论公式,式中包括一无因次型参数或相似准则P,P的数值表征不同层流平面边界层的流速与切应力分布.第二部分包括动量与动能积分方程以及由它们导出的机械能耗散积分方程和层流平面边界层厚度的理论公式.本理论同所有积分法一样,采用了横向流速为零的假定,但扬弃了普兰特假定,因而其压力梯度的使用范围不受约束,对忽略横向流所导致的理论误差,利用机械能耗损系数进行了修正,因而可取得较高的精度.对零攻角层流平面边界层的试算表明:其型参数P=-1,其流速分布与半槽道流相似,存在一顺压梯度而非现有理论所假定的为零压梯度,所有计算结果与实验比较在未修正前其误差不超过5%,在修正之后不超过1%.本理论采用了微分法与积分法各自的优点,是分析严谨、结构简便、计算精确的适用于任意压力梯度的层流平面边界层理论,其计算方法还可推广应用于湍流平面边界层.     

Burgers-KdV方程的系列解析解

Burgers方程与KdV方程是流体领域中的两个重要方程,Burgers-KdV方程具有丰富的内涵,是许多领域内研究内在规律的控制方程。首先用行波变换,将Burgers-KdV控制方程化为非线性常微分方程,接着采用辅助方程法、双曲余切函数展开法、双曲正切函数展开法、余切函数展开法、正切函数展开法获得新的3种类型孤波解和两种类型的周期波解。这些方法也可以用于求解其他有类似性态的微分方程。     

三维层流自然对流换热边界层方程的数值解法

采用坐标变换及凯勒单元法求解强制对流换热边界层方程已比较成熟,但对自然对流换热的求解还未见报道。为了检验此方法用于求解自然对流换热的计算精度,采用该方法数值求解了竖窄条三维层流自然对流换热边界层方程,计算结果与前人的实验结果相符。结果表明,用此方法求解三维层流自然对流换热边界层方程是可行的。     

大吸附雷诺数下胀-缩壁面管道非稳态流动渐近求解

研究了大吸附雷诺数下,可渗透、膨胀或收缩的半无限长管道中的层流流动. 采用自相似理论,把描述该模型的Navier-Stokes方程转化成一个四阶的非线性微分方程. 应用奇异摄动方法,对该方程进行渐近求解. 分析了不同的膨胀系数、吸附雷诺数对管道流动的影响. 壁面收缩时,边界层变薄;壁面膨胀时,边界层变厚;当膨胀率与雷诺数之比大于1时,管道流动出现回流.     

一类群体平衡方程的伸缩变换群分析及自相似解

首先分析和探究带有增长、聚合和破损过程的群体平衡方程;其次把伸缩变换群法用于群体平衡方程,获得群体平衡方程所接受的伸缩变换群、自相似解、精确解和约化的常微分-积分方程;最后所获得结果表明伸缩变换群法不但可用于偏微分方程而且可用于偏微分-积分方程.     

采用Cattaneo-Christov热通量模型的Casson流体作磁流体流动研究

研究了Casson流体作磁流体(MHD)流动与传热现象,能量方程采用Cattaneo-Christov热通量模型。采用恰当的相似变换将偏微分控制方程转化为高阶非线性耦合常微分方程,并通过打靶法进行数值求解,图示并详细分析了不同物理参数对速度、温度分布、表面摩擦系数及局部Nusselt数的影响。结果显示,随着Casson参数或Hartmann 数的增大,速度下降而温度增加;与采用经典的傅立叶热传导定律相比,采用Cattaneo-Christov热通量模型得到的温度和边界层厚度均比较低。     

粘性层流流速度分布的数值计算方法

介绍了如何运用数值计算方法来求解粘性层流流体的速度分布,通过坐标系转化理论、连续性方程、Navier-Stokes方程导出有关速度的非线性微分方程,运用数值计算方法分别对对称性速度流体和非对称性速度流体进行数值求解,其结果对深入了解粘性流体运动的基本规律有着重要的现实意义.     

DTM-Adomian-pade求解非线性分数阶微分方程

为求解R-L定义下的分数阶非线性微分方程近似解析解,将Adomian多项式、Padé逼近法与R-L微分变换法相结合,提出改进的广义微分变换法。利用Adomian多项式代替方程中的非线性部分,对方程进行广义微分变换法求出其级数解,运用Pade法对其级数解进行逼近。改进的微分变换法不仅计算简单,具有较小的计算量,而且扩大了级数解得收敛范围,具有较高的精度。最后给出数值算例,验证了算法的有效性,为计算R-L分数阶非线性微分方程提出新的计算格式。     

采用Cattaneo-Christov热通量模型的Casson流体流动研究

研究Casson流体作磁流体(MHD)流动与传热现象.能量方程采用Cattaneo-Christov热通量模型,并用恰当的相似变换将偏微分控制方程转化为高阶非线性耦合常微分方程.通过打靶法,结合龙格库塔法和牛顿迭代法进行数值求解,图示并详细分析了不同物理参数对速度、温度分布、表面摩擦系数及局部Nusselt数的影响.结果显示,随着Casson参数或Hartmann数的增大,速度下降而温度增加;与采用经典的傅立叶热传导定律相比,采用Cattaneo-Christov热通量模型得到的温度和边界层厚度均比较低.     

利用傅里叶级数法求解一般的非齐次波动方程

介绍了一种利用傅里叶级数法求解一般的非齐次波动方程的方法.指出了求解非齐次波动方程的关键是求解关于时间函数的二阶常微分方程,并且给出了该常微分方程的具体形式,进而介绍了如何利用拉普拉斯变换求解该常微分方程.     

非线性耦合Drinfeld-Sokolov-Satsuma-Hirota方程的对称约化

由Clarkson和Kruskal提出的Clarkson-Kruskal直接法是一种不涉及群运算的求解非线性偏微分方程的代数方法,不同于经典李群方法,Clarkson-Kruskal直接法不需要求解复杂的初值问题.应用Clarkson-Kruskal直接法,并且利用相应规则得到非线性耦合Drinfeld-Sokolov-Satsuma-Hirota方程的对称约化.同时进一步求得了Drinfeld-Sokolov-Satsuma-Hirota方程新的相似变量和相似解,并与经典李群方法得到的结果进行对比,验证了Clarkson-Kruskal直接法与经典李群方法得到的结果可以互相变换.     

一类常微分方程的解法

在常微分方程中，变系数的微分方程尤其是高阶微分方程一般没有确定的解法，求解的基本原则是降阶，即通过变换将高阶微分方程的求解问题转化成较低阶的方程来求解，此种方法称为“降阶法”。一般来说，低阶方程的求解比高阶方程的求解要简单些，但不尽然，事物都有两个方...     

傅氏变换及热传导方程

本文介绍了用积分变换法(Fourier变换法)来求解一类典型偏微分方程热传导方程的定解问题。文中首先对Fourier变换法的定义以及它的性质做了介绍,这些性质在偏微分方程定解问题的求解中起着至关重要的作用。然后利用傅里叶积分变换法举例说明怎样求出热传导方程定解问题的解。     

变量变换法在常微分方程中的运用

针对变量变换法在常微分方程求解中的广泛应用,文章分别给出齐次微分方程、一阶线性微分方程、伯努利方程应用不同的变量变换求解的过程,同时给出例子说明此方法的实用性和高效性。