气-固界面波的激光热弹激励

采用积分变换技术求解热弹体运动方程和热传导方程耦合问题, 得到脉冲激光线源热弹激励时气-固界面波法向位移解的积分表达式. 解析计算被积函数极点留数, 并采用FFT技术得到气-固界面波声场的瞬态位移波形. 实验在脉冲激光器与激光干涉仪等组成的激光超声系统上进行. 将脉冲激光聚焦成线源激励空气-铁界面, 采用激光干涉仪成功检测到气-固界面Leaky Rayleigh波和Scholte波. 数值与实验结果有很好的一致性.     

激光在气-固界面激励泄漏Lamb波的数值模拟与实验检测

以激光超声的热弹激发机理为基础,采用有限元技术求解热传导和热弹体运动的流．固耦合问题,得到了脉冲激光线源激励下气．铝界面上的瞬态泄漏Lamb波波形．在实验上,建立了基于光偏转原理的泄漏Lamb波探测装置,探测了脉冲激光在气．铝界面上激励泄漏Lamb波的实验波形．以数值计算和实验数据为基础,通过波形的相位谱和振幅谱分析了泄漏Lamb波的色散特性和衰减特性．     

热-流-固耦合非饱和渗流的物理描述和数学模型

研究了热-流-固耦合非饱和渗流的物理和数学模型.其中非饱和渗流部分考虑到水的蒸发-凝结这种相变过程,这是气液两相渗流.液相中含有溶解的空气,气相中含有空气和水蒸气,蒸汽在空气中作扩散运动.基于线化的湿-热弹性理论,建立了热-流-固耦合的本构方程、水和气体的渗流微分方程,以及能量方程.该完整的方程组可很容易推广到热-流-固耦合油-气-水多相渗流情形.     

脉冲激光线源热弹激励的圆柱表面波声场

将脉冲激光线源的热弹激励等效为一横 (S)波源的切变效应 ,导出了光激圆柱声场的积分表达式 ,采用留数理论进一步得出了圆柱表面Rayleigh波声场的表达式 ,用数值求导和快速傅立叶变换 (FFT)技术数值计算了铝圆柱Rayleigh波的瞬态位移波形 .计算结果表明 ,圆柱Rayleigh波在传播距离较小时 ,与平界面Rayleigh波相似 ,随传播距离的增加 ,由于频散加剧 ,Rayleigh波形状、相位逐渐发生变化 .     

基于整场离散的气缸盖热流固多物理场耦合状态数值模拟

针对柴油机气缸盖工作状态数值模拟的复杂性及高耗时性,提出一种基于整场离散的高温燃气(热)、冷却液(流)、机械负荷(固)之间多物理场耦合分析方法.首先分析了热-流-固耦合的基本原理及关键问题,构建了气缸盖流固耦合传热的物理模型及有限元模型,采用整场离散法对气缸盖流固传热状态进行了耦合求解,得到了气缸盖的温度场,并在此基础上进一步与机械负荷产生的应力场进行耦合求解,得到多场共同作用下气缸盖的温度场及应力场,并分析了产生原因,实现了柴油机气缸盖热-流-固多物理场的耦合状态分析.结果表明:文中研究通过对流固耦合传热区域建立控制方程,使得传热交界面成了求解区域的内部,简化了热-流-固边界区域之间的反复迭代,相比于传统的分区计算-边界耦合法,提高了计算效率.      

三层媒质二维谱域Green函数的路径追踪算法

为了搜索三层媒质二维谱域Green函数中的全部模式极点,提出了一种路径追踪算法.该算法首先利用数学变换,将三层媒质二维谱域Green函数的特征方程替换为复平面上的4个超越方程;然后,应用路径追踪法和Newton-Raphson迭代法求解各超越方程的根,得到谱域Green函数的全部模式极点,即表面波极点、漏波极点和反常极点.该算法克服了围线积分法中积分路径穿过分支割线进入不同Riemann面时容易造成失根的缺点,可应用于离散复镜像方法和最陡下降路径积分法中,以实现三层媒质二维空域Green函数近场和远场的精确、快速计算.最后,利用数值算例验证了该算法的正确性和有效性.     

表面波诱导的近底高浓度泥沙水层内波动场的计算

随着水质恶化,底泥悬浮对水质的重要影响受到极大地关注.计算机的迅速发展为数值模拟底泥运动与再悬浮研究提供了可靠手段.利用连续性方程和N-S方程模拟流体质点运动,采用VOF法追踪自由面和水-泥沙水的相界面运动,建立了空气-水-高浓度泥沙水的数值波浪水槽,实现了波浪作用下的流场动力学响应模拟.利用波谱分析手段,分析了流场中表面波和内波耦合波场的波动特性,提出了小幅值线性波动场的计算方法.     

rGFM方法在流-固界面问题数值模拟中的应用

rGFM(real Ghost Fluid Method)方法已经成功应用于气-水界面的数值模拟,体现了界面计算准确,守恒误差小等优点。结合Hydro-elasto-plastic固体模型,将rGFM方法推广于对流-固界面的数值计算。通过在界面处构造并求解Riemann问题,得到界面处流体的准确的流动状态。以此状态来定义界面边界条件,从而多介质流动问题转化为单介质流动问题来求解。数值结果表明,该方法可以用于流-固界面的数值计算,界面和其它间断计算准确。     

不可压饱和粘弹性多孔介质中的Rayleigh波

基于多孔介质和粘弹性理论,研究了不可压液体饱和粘弹性多孔半空间中的Rayleigh 波.在流相和固相物质微观不可压、固相骨架服从宏观积分型本构关系和小变形的假定下, 利用Helmholtz分解,得到了Rayleigh波的弥散方程.数值考察了表面透水和不透水两种情 形下,饱和标准线性粘弹性多孔介质中材料参数对Rayleigh波相速度、衰减率等的影响.发 现固相骨架的粘性对Rayleigh波的相速度和衰减率的数值有显著影响,但对于不同的表面透 水情况,其影响规律是不同的.     

金刚石/铝复合材料的界面结构

研究了高体积分数(60%)单晶金刚石/铝复合材料的界面区域的微结构和形貌.为了得到这种高导热性能的复合材料,在合成中使用了无压金属浸渗技术.该铝基复合材料由铝-硅-镁合金和金刚石单晶颗粒组成,其化学和热性质由其界面特征决定.在复合材料的断裂面上,我们发现金刚石和铝优先和金刚石的(100)晶面结合.大部分铝-金刚石界面清晰,然而有一些铝和金刚石中间区域存在明显的50~200nm厚的化合物层,这是在中间形成了碳化铝(Al4C3).     

BEM Analysis of Wave Propagation in a Water-Filled Borehole in an Anisotropic Solid

This paper describes a time-domain boundary element method developed to analyze the interactions of acoustic and elastic waves near the interfaces between water and an anisotropic elastic solid. Two models are analyzed with one being the interface between two half spaces of fluid and solid and the other being a fluid region sandwiched by half space domains of anisotropic elastic solids. Both monopole and dipole point sources are used to generate an initial pressure wave in the fluid. Some snapshots of the transient wave behavior near the fluid-solid interfaces are given. The effect of the anisotropy in the solid on the pressure waveforms in the fluid is discussed. The numerical results allow detailed arrival identification and interpretation of acoustic and elastic waves propagating along the fluid-solid interfaces.     

矩阵理论在黏接结构界面脱黏超声检测方法中的应用

黏接结构界面脱黏的超声检测与评价是一个有难度的前沿性课题。基于传递矩阵方法并将脱黏界面层假定为流体薄层,推导了体波入射下具有流-固（气-固和液-固）耦合界面的脱黏结构中声反射与透射系数表达式。将该方法应用于两层结构并与已有结果对比验证了所推公式的正确性。研究了声波入射角度、频率的变化对具有刚性联接界面的黏接结构和具有流-固耦合界面的脱黏结构中体波传播特性的影响。结果表明,体波在多层结构中的传播模式主要依赖于入射角度、频率等参数。若声波的入射角度和频率取值适当,可以将刚性联接、气-固以及液-固耦合界面进行区分。      

含弱界面的复合材料层合板对水平剪切波的散射

对含有弱界面的复合材料层合板,采用弱连接界面的剪切弹簧模型,借助波函数法研究了水平剪切波入射时层合板对波的散射,得到了解析结果.数值计算结果表明,弱界面处在不同位置时,对以一定角度入射到复合材料层合板的水平剪切波,其反射和透射系数有明显变化;当层合板中弱界面的力学性能参数强弱不同时,以入射角为变量所得到的透射系数和反射系数曲线呈现出明显差异.证明了根据含弱界面复合材料层合板所得到的水平剪切波的散射规律,不仅能够确定反映弱界面力学性质的参数R的大小,而且还能够判明弱界面所在的位置,这将为复合材料层合板中弱界面的超声无损检测提供依据.     

半导体—金属—半导体双界面结构的电子态

本文用一个金属薄层夹在两个不同的半无限半导体之间的模型,在一个简立方金属和两个具有氯化铯结构的半导体的基础上发展了格林函数理论。首次得到了半导体—金属—半导体结构的格林函数。有了这些格林函数,可以使我们很容易地研究这样的系统所有的电子特性。作为应用例子,文中给出了局域界面态的计算。对两种特殊的半导体—金属—半导体双界面的研究表明,界面态可以存在,也可以不存在,取决于半导体的禁带和半导体与金属间的耦合强度。当存在界面态时,发现有两个界面态并且它们随金属薄层的原子层数的变化有一个非常相似于Ruderman-Kittel类型的振荡行为。     

反铁磁耦合有限铁磁性自旋链中的界面自旋波及其存在条件

在均匀强磁场下，研究了反铁磁层间耦合的自旋双链系统中的界面自旋波的存在条件，结果发现：不管耦合多弱都会存在声学一声学型界面自旋波；若存在能隙，还会存在声学一光学型界面自旋波。     

Effect of the Interface Anisotropy on Optical Interface Spin Waves in an A-B-A System

计入外磁场、体和界面单轴各向异性后，研究了铁磁和反铁磁层间耦合的Ａ－Ｂ－Ａ三链系统中的光学界面自旋波及其存在的充要条件．结果发现，在三链系统中，有两种不同类型的光学界面自旋波，它们在不同界面各向异性条件下，均可存在０～２个自旋波解     

波浪影响下近底高浓度泥沙水运动的动力学模拟

波浪影响下的近岸海底泥沙水运动,特别是近底高含沙率泥水层,对泥沙的再悬浮和沉淀起着至关重要的作用．假定底部高浓度泥沙水为牛顿流体,利用N-S流体运动理论,采用VOF法追踪水-气界面和水-泥沙水的相界面运动,模拟了波浪作用下泥水层内的动力学响应．结果表明：泥水层的响应与主体海水波动不同,为研究底部泥沙再悬浮和底部条纹形成打下了基础;VOF法能较好地追踪水-气和水-泥沙水相界面运动的多相界面问题;同时界面间存在互相作用,即水-气界面波动对水。泥沙水界面有较大影响,而水-泥沙水界面对水-气界面影响很小     

电流变离合器模拟传输装置界面优化研究

以硅酸铝-硅油为电流变材料,通过实验研究了电流变离合器的传输特性,分析了四种不同界面条件下电流变离合器输出性能的变化及其机理,在此基础上进一步探讨了离合器界面直条数目变化和直条排列形式变化对离合器输出性能的影响。结果表明,在四种不同组合界面中,内、外壁面均加直条时,离合器输出性能较佳;随着界面直条数目的增多,离合器输出转矩提高,但直条数目过多反而不好,存在一个最佳值,本实验装置最佳值为8;直条排列形式变化对ER离合器传输性能具有复杂的影响,在同样实验条件下,四种界面形式中长短直条混排结构界面输出能力最高。     

分段均质杆件的纵向振动分析

对分段杆件的纵向振动问题进行了研究，求出了固有值、固有函数及固有频率，研究了分段界面两侧杆截面声阻抗对杆件振动特性的影响．