自由圆射流对声激励的非线性响应分析

声激励是控制流动和燃烧的有效手段.为研究声激励对圆射流流场的控制作用,采用大涡模拟方法计算了不同频率的声激励下的圆射流流场(Re=2020),分析了流场对声激励的非线性响应过程.对涡量和Q函数的分析表明流场拟序结构的变化与激励频率有关.通过传递函数分析及脉动速度的分解,揭示出扰动波在流场中有三种传播模式,即对流传播模式、声波—对流混合传播模式和声波传播模式,与实验结果符合较好.通过分析速度功率谱(PSD)在空间的分布,反映出激励引起湍流能量在频率空间的重新分配.研究表明,射流响应对激励频率的选择特性不仅表现在流场结构的变化,还与扰动波的传播模式密切相关.当激励频率在射流优势频率附近时,扰动波以对流模式传播,流场结构及能量在频域的分布都发生明显变化.     

剪切波在堆石体中传播的细观数值模拟

采用随机颗粒不连续变形方法(SGDD),对堆石体二维弯曲元试验进行数值模拟,从位移演化和频域分析分析剪切波传播特性,并通过与双轴压缩试验结果对比选择合理的剪切波传播时间确定方法,研究激发频率、激发幅值、颗粒接触刚度以及围压等因素对剪切波速的影响。研究结果表明:堆石体对高频率剪切波信号具有明显的过滤作用;综合比较几种常见方法,采用互相关法确定剪切波传播时间的方法精确度最高;剪切波速随激发幅值的增加先减小后趋于收敛,随激发频率的增加先增大后保持稳定,随围压、颗粒接触刚度的增加而逐渐增大。     

亚音速喷流出口扰动对湍流与声场模拟的影响

采用大涡模拟方法计算出口马赫数Ma=0.75、雷诺数ReD=8.7×105的圆口喷射流动,研究了改进的来流多模态线性不稳定扰动和涡环扰动对促成转捩、湍流特性以及远声场结果的影响.研究结果表明,与来流无扰动的情况相比,两种扰动方式均有利于破坏喷口环状涡的周向稳定性,从而加速剪切层转捩,逼近实际喷口的湍流状态;且多模态线性...     

求解声波方程的高精度NAD方法及其波场模拟

通过引入高阶精度的近似解析离散算子,给出了一种求解声波方程的八阶NAD方法.数值误差分析和计算效率结果显示,与四阶LWC方法和八阶LWC方法相比,八阶NAD方法具有高数值精度、高计算效率和低存储量.应用NAD方法模拟地震波在复杂非均匀3层介质和Marmousi模型中的传播,数值结果表明该方法能有效压制数值频散,具有较强的地震波模拟适用能力.     

耦合热声网络与激励盘模型预测燃烧室的不稳定振荡

为解决燃烧室出口阻抗边界条件不定问题,提出了一种跨部件热声耦合计算方法:在燃烧室内采用热声网络低阶模型求解热声振荡过程,在涡轮内采用激励盘模型求解熵波、涡波与声波传播过程,在部件交界面上采用声阻抗作为过渡变量,通过部件内迭代与跨部件的外迭代策略获得系统解。耦合计算模型映射了熵波、涡波和声波在燃烧室与涡轮间传播的物理过程,清晰地描述了以燃烧室与涡轮的结构与气动参数为隐变量的等效声阻抗函数。经过算例测试与试验对比验证,结果表明:激励盘模型能够精确评估涡轮前的等效声阻抗;相对于非耦合计算方法,耦合计算方法能够准确判定热声振荡过程的发生、精确计算振荡频率与燃烧室声模态分布。本文的研究结果可为向高阶模型的耦合计算推广奠定理论基础。     

充粘滞流体的裸眼井中弹性波的传播

本文分析了在圆膜声源激励下充粘滞可压缩流体的裸眼井中的声场。在小扰动条件下,导出了粘滞流体的压缩波和切变波的波动方程,并求出了解析解。结果表明声波的波幅衰减指数与声源频率的平方和粘滞系数成正比,与声波的相速成反比。     

功能梯度材料中SH波的传播

对功能梯度材料中SH波的传播问题进行了研究.建立了功能梯度材料中SH波的变系数微分方程.利用WKBJ理论对变系数微分方程进行了求解,给出了功能梯度材料中位移的解析解.以功能梯度材料剪切弹性模量和质量密度均呈抛物线变化为例进行了实例计算,得到了功能梯度材料中SH波的波速、波幅变化曲线,分析了功能梯度材料中SH波传播的一般性质.     

石英基片(0°,124°,γ)系列传播方向上表面声波波动模式的研究

对石英基片欧拉角为 (0° ,12 4° ,γ)系列传播方向上传播的表面声波波动模式进行了理论分析与实验研究 发现在欧拉角为 (0° ,12 4° ,50°)传播方向上存在着传播性能较好的表面准纵波模式 ,它的相速度为 70 13.8m/s、传播衰减为 9.36× 10 - 5dB/λ、机电耦合系数为 0 .0 0 5% 基于此传播方向的表面声波波动模式的另一个特点是漏剪切声波模式几乎不激发 ,这一点对于制作高频器件有一定的应用价值 并指出当传播方向偏离常用的传播方向γ =90°时 ,表面漏剪切声波存在着严重的束偏向问题 同时在文章中给出了 (0° ,12 4° ,γ)系列传播方向上瑞利波相速度、机电耦合系数等传播特性     

Helmholtz方程的指数函数法多波解

在线性近似下,Helmholtz方程能够描述小尺度大气声波波动.因此分析小规模大气声波波动特性,必须对Helmholtz方程进行求解.大多数求解Helmholtz方程的方法是在某些边界条件和初始条件下进行的,而边界条件和初始条件本身就是在假设、近似的基础上得到的,且会使得计算过程复杂和计算量变大.指数函数法具有多个自由参数是求解非线性问题精确解的一种十分有效、直接的工具,且在求解时不要考虑边界条件和初始条件,对函数进行指数和双曲正切变换的共同作用可近似为线性变换.基于上述思想,本文首先对Helmholtz方程进行反正切变换,将其转化为非线性方程,其次进行单波解、双波解和三波解的假设并对其进行了求解,最后,利用次声波和可听声波对单波,双波和三波解进行了3维空间和2维平面的数值模拟.结果表明,求解方法简单、直观,且在线性近似下,不同频率的声波具有不同的传播特性,双波、三波沿着各自的方向传播,互不干扰.     

横向电场激励的剪切波AlN薄膜体声波谐振器

为了检测液体中的微量物质,研究了横向电场激励的剪切波固体装配型AlN薄膜体声波谐振器.器件以c轴择优取向的AlN薄膜作为压电层,电场由平行于压电薄膜表面的平行电极激发,三周期的1/4波长SiO2/W层交替排列构成了布拉格反射层.通过有限元分析计算了电场分布,设计了平行电极参数.结果表明：AlN薄膜具有良好的c轴择优取向,器件实现了稳定的2 GHz频率的单纯剪切波谐振,器件的品质因数Qs和Qp分别为434和393,等效机电耦合系数K2eff为0.97%,有效的横向电场激励和布拉格反射层的选频作用对纵波的抑制明显.这种谐振器非常有利于作为在液体环境中工作的生化传感器.     

CISK—Kelvin波.CISK—Rossby波和低频振荡

本文应用描写低纬大气运动的一个斜压半地转的wave-CISK模式,讨论了由CISK机制激发的Kelvin波和Rossby波,即所谓的CISK-Kelvin波和CISK-Rossby波。分析表明:wave-CISK机制对于大气低频振荡起重要的作用。     

大气中非线性Rossby波和Pseudo—Rossby——(Ⅱ)斜压大气情形

本文利用文(1)中的方法,讨论了半地转近似下斜压Rossby波的存在和求解问题,分析表明,在描述Rossby波的方程中,除了具有通常意义的Rossby波解外,还存在一支Pseudo—Rossby波解.     

大气中的非线性Rossby波和Pseudo-Rossby波——(Ⅰ)正压大气情形

本文利用相角函数和常微分方程相轨线分析方法,讨论了半地转近似下正压Rossby波的存在和求解问题;结果表明:在描述Rossby波的方程中,除了具有通常意义的Rossby波解外,还存在一支Pseudo-Rossby波解;而且正压Rossby波的频率对一定的波动有一确定上界,这个上界由大气平均厚度与地理纬度确定;同时也分析了波动特征参量与拟能及地理参数间的关系.     

广义Camassa-Holm方程的不对称孤立波和不对称扭波的存在性

利用动力系统定性理论和分支方法研究广义Camassa-Holm方程的行波.通过关键的分支值得到相应平面系统的相图,从而给出孤立波和扭波存在的充分条件;并且发现得到的孤立波和扭结波是不对称的,这与传统的对称孤立波和对称扭波是不一样的.     

水波的辐射应力及其计算

本文较详尽地阐述了水波辐射应力的定义及概念,系统介绍了用不同的波动理论计算辐射应力的方法。此外,还给出了辐射应力与波动能量之间的关系,从而为二维,不变形非线性波动辐射应力的计算提供一种简便途径。本文提供的结果将有助于人们对辐射应力的理解和计算,以及于波生流、波－流相互作用等研究中的应用。     

非线性不规则波的数值模拟

根据波动方程得到了二阶非线性不规则波的模拟公式，以及二阶波谱的计算式； 探讨了有限水深不规则波的数值模拟方法。利用波浪槽中实测的波谱和理论谱分别计 算了二阶谱，并对不规则波时间序列进行了数值模拟．结果表明，二阶谱对实测谱的影 响主要发生在二倍谱峰频附近及低频区附近；二阶模拟对线性模拟有一定改善作用，     

水面波的波形曲线

根据水面波的正确图示法，推导出水面波的波形曲线方程是一条短幅旋轮线，这为旋轮线在力学中的应用提供了一个新例证。对于为什么在一般水面波中质元的轨迹为圆给予了解释。     

试论Tesla标量波

Nikola Tesla是现代科技文明的创始人之一;他的标量波不但可用于能量和信息传输,而且非常有趣。如所周知无线电波和光波都是横波,但Tesla标量波更像电磁势在传播方向上的扩张和收缩。在电磁理论研究中,实验均证明了矢势和标势的物理实在性,这是对Tesla标量波理念的支持。我们已知像Aharonov-Bohm效应和量子纠缠态这类非力效应的情况,Tesla标量波也是这种效应。本文提出了Tesla波可能有超光速性的原因:首先是Aharonov-Bohm效应具有量子力学非局域性;其次是类消失态的近场效应;因此Tesla纵波以超光速传播是可能的。但还应做更多的实验。     

参数激励非线性薛定谔方程的非传播孤立波和周期波解

给出了由参数激励非线性薛定谔方程描述的参数激励体系中的用Jaeobi椭圆函数表示的可能的周期渡解的解析表达式,当椭圆函数的模趋向于1时,这些周期渡解趋向于参数激励体系的非传播孤立波。     

斜压大气中的Rossby和赝Rossby波

本文在半地转近似下,运用波动方程行波解的常微分方程分析,讨论了斜压大气中的Rossby波和赝疆Rossby波问题。