热力学非线性区最小熵产生原理和热力学稳定性

经典的非平衡态热力学只能在热力学线性区证明最小熵产生原理,无法在非线性区证明该定理.将热力学熵平衡方程同动力学方程组结合,使最小熵产生原理能够在热力学非线性区得以证明,使之成为非平衡态热力学线性区和非线性区都成立的普遍原理.经典的非平衡态热力学超熵未包括宏观动力过程.必须引入广义动能修正超熵才能作为系统的Lyapounov稳定性函数.但是考虑了动力过程的理想流体负超熵可以直接作为系统的Lyapounov稳定性函数,而且证明导致系统不稳定的原因是流体宏观参数扰动同宏观过程相互作用的结果.对于环境流体这个Lyapounov稳定性判据是目前得到的普遍的稳定性判据.     

基于Lyapunov理论的运营期地铁隧道沉降稳定性分析

针对运营期地铁隧道沉降稳定性分析中存在的不足,在Lyapunov理论的基础上,利用主成分分析法,选取地铁隧道沉降的主要影响因素作为地铁隧道沉降系统的状态变量,通过数据反演的方法构建地铁隧道沉降系统的动力学模型,并给出地铁隧道沉降稳定性分析判据。实例计算结果表明,基于Lyapunov理论的运营期地铁隧道沉降稳定性分析方法是合理且可行的,可为类似工程提供参考。     

基于时域差异关系的车辆电子稳定性控制系统判据

提出一种车辆电子稳定性控制系统(electronic stability control system,ESC)补充判据用于定性判定车辆平面运动过程中可能出现的后轴滑移工况.分别研究了二自由度侧向动力学系统方程与考虑纵向加速度因素的三自由度系统方程稳定性判定方法,考虑了车轴切向力与载荷变换对轮胎侧偏特性的综合影响.通过瞬态稳定性分析方法,得到了动力学系统稳定性变化和车辆实际稳定性变化之间可以量化的时域差异关系,基于这种时域差异关系建立了稳定性超前控制方案与理论模型,以理论模型在工况切换瞬态的系统平衡点特性作为控制判据,并且对现有ESC判据应对后轴滑移工况的有效作用时间进行评价.研究表明,特定工况下横摆角速度最大值定义的约束边界与车辆实际稳定性变化边界接近,ESC系统进行控制的时间差有限,超前控制判据理论上可以更早预测车辆运动状态变化.     

半敞开式隧道火灾的理论分析

为了研究隧道火灾的火羽流特性,验证半敞开式隧道采用自然通风模式下发生火灾时是否安全,在已建成的半敞开式隧道中设计并实施了全尺寸火灾试验,得到了半敞开式隧道火灾的烟气温度变化规律和烟气纵向蔓延数据.用OriginPro7.5软件对实验数据进行处理、拟合,得到隧道火灾烟气温度随着离开火源距离纵向衰减的规律;结合火灾动力学分析建立了预测烟气逆流距离的理论模型.根据隧道火灾实验结果与理论模型预测结果的对比,验证了所建理论模型的有效性.全尺寸火灾实验结果验证了李开源和H.Kurioka等人建立的隧道火羽流模型及其计算公式可以用于半敞开式隧道自然通风的研究.     

薄壁零件铣削三维颤振稳定性建模与分析

以低刚度薄壁零件为研究对象,基于加工原理建立精确的铣削过程薄壁零件三维动力学模型,并在此基础上采用全离散解析法对颤振稳定域叶瓣图进行仿真分析及实验验证.结果表明:薄壁零件铣削加工系统的动态特性决定其动力学模型,铣削加工过程主轴转速与颤振临界轴向切削深度之间存在非线性关系,主轴转速对颤振稳定性影响较明显.当系统模态质量、阻尼比及固有频率增大时,颤振稳定性相应加强,同时叶瓣图形状分布随之改变.该理论模型对薄壁零件铣削加工过程切削参数的合理选择,表面加工质量和加工效率的提高具有一定指导意义.     

恒星内部氦燃烧3α过程稳定性问题中流体静力平衡偏离产生的对流效应

利用发展的描述恒星内部热核反应的非平衡动力学理论,分析了恒星内部氦燃烧3α过程中由于流体静力平衡的偏离导致的对流扰动运动对其稳定性的影响,获得了稳定性判据中对流效应的表达式。分析表明该效应对稳定性起破坏作用。     

铝合金中气体反应行为

应用化学热力学及动力学的基本原理，在力图阐明铝合金气体反应行为基础上，根据铝合金的吸氢及析氢过程机理，从理论上分析了铝合金中针孔成因，进而得出了针孔严重程度的定量判据。     

气垫调压室临界稳定断面计算参数取值讨论

针对气垫调压室断面尺寸通常取决于其临界稳定断面这一特点,指出电站静水头、机组引用流量和调压室水位微幅扰动时气体的热力学过程是影响该临界稳定断面的重要因素。对调压室内气体与环境之间热传导过程进行研究,认为以等温变化(多方指数取1.0)模拟小扰动下气体的热力学过程更符合实际情况。对气垫调压室临界稳定断面计算公式进行数学分析并结合工程实例进行计算,结果表明,以电站正常运行时可能出现的最大静水头及其对应流量作为临界稳定断面的计算条件,能满足其他可能工况下的调压室水位波动稳定性要求,更利于工程安全。     

反应和输运过程的准热力学稳定性判据

本文根据B.H.Lavenda的非线性热力学理论,论述反应与输运过程的准热力学稳定性判据——φ-δ_2S判据。这种判据同广义热力学中的GlansdorffPrigogine判据形式相似,但性质殊异。它不把δ_2S作为列普诺夫函数,不受局域平衡条件的限制,可以同过程的动力学描述直接对应,而且在很多重要的情况下,能给出非平衡定态稳定性的充要条件(而不只是充分条件)。     

形状记忆聚合物的宏观力学本构模型

建立有效描述形状记忆聚合物（Shape Memory Polymer,SMP）的热力学行为、且便于工程应用的宏观力学本构模型具有理论和工程意义.在前期研究的基础上,应用固体力学和热黏弹性理论建立了描述复杂应力状态下SMP在实现形状记忆效应热力学过程中,即在高温变形过程、应力冻结过程、低温卸载过程和形状恢复过程中热力学行为的宏观力学三维本构方程.利用DMA实验结果,建立了描述SMP在玻璃体转化过程中,材料参数和温度间关系的材料参数方程.应用所建立的力学本构方程和材料参数方程,数值模拟了SMP的高温变形过程、应力冻结过程、低温卸载过程和形状恢复过程,并分析了加载率和温度变化率对SMP热力学行为的影响.数值模拟结果和与现存SMP力学本构方程和材料参数方程的对比表明,本文建立的由力学本构方程和材料参数方程构成的SMP宏观力学三维本构模型,能有效地描述SMP的热力学行为,可为SMP的工程应用提供理论基础.     

铁路双线隧道通风模型试验研究

铁路双线隧道通风要受到列车运行方式、列车活塞风、机械通风方式等多种因素的影响，但国内外对此类问题尚缺乏系统的研究。本课题结合具体工程进行了动态模型试验，对不同能风方式下隧道内浓度场分布规律进行了探讨，提出了最佳的通风配置方式及运行方式，为设计部门提供了依据。     

描述切削过程动态稳定性的一个非线性理论模型

本文分析了切削过程中影响机床颤振的几个非线性因素;基于这几个非线性因素,建立了一个描述切削过程动态稳定性的非线性理论模型.文中还采用描述函数方法研究了切削系统的动态稳定性.     

Simulation and Experimental Study of Dynamic Characteristics of a Pneumatic Actuator in Air Splicer

Splicing process parameters determined by dynamic characteristic of pneumatic actuator in air splicer have a significant influence on the performance of spliced yarn. Both gas thermodynamic and pneumatic actuator dynamic models, which were solved by the Runge-Kutta algorithm, were established to analyze the relationship among structural parameters of a pneumatic actuator and splicing process parameters such as splicing duration and gas consumption. Additionally,a visualization test bench to observe the dynamics of the pneumatic actuator and a mass flow measurement system to track splicing duration and gas consumption were designed. Comparisons between experimental data and simulation results show that the mathematical model accurately accounts for the dynamic characteristics of the pneumatic actuator,and consequently predicts splicing process parameters, which provides a theoretical foundation for the design optimization of air splicer.     

Dynamic Performance Analysis of the Coupling Shaft System in a Carpet Tufting Machine Utilizing the Transfer Matrix Method

The dynamic performance of the coupling shaft system in a carpet tufting machine is the most critical factor affecting the carpet tufting machine's efficiency,and the product quality of the tufted carpet. To determine how to avoid resonance produced by the coupling shaft system's vibration during the weaving process,the dynamic performance of a coupling shaft system in a carpet tufting machine was analyzed. Focusing on a DHGN801D-400 carpet tufting machine,a dynamic model of coupling shaft system was established by utilizing transfer matrix methodology. On the basis of this model,the natural frequencies and mode shapes of the coupling shaft system were obtained through simulations. The correctness of the theoretical model and the dynamic performance of the coupling shaft system were validated by experiments. The first order natural frequency of the coupling shaft system was close to 600 r / min. A conclusion can thus be drawn that operating the carpet tufting machine near this speed should be avoided as much as possible.     

采场瓦斯涌出变化过程的控制分析

本文运用系统控制理论的方法,把采场风流中瓦斯运移视为复杂空隙结构中瓦斯——空气组合气体运动系统。根据矿井通风状态变化下采场瓦斯动态涌出测定结果,按照系统输入量阶跃变化建立采场瓦斯运动系统控制模型,通过反求参数得出实测矿井通风状态变化作用下采场瓦斯涌出响应曲线。并对采场瓦斯涌出动态特性进行了初步分析。     

货舱通风除湿系统仿真和国产化研究

根据货舱风险显系统的动态数学模型,开发了仿真软件包,可模拟系统在各种工作模式下的温度、压强,相对湿度等参数的响应过程;在此基础上提出了通风除湿控制系统的设计方案。     

适配器与收缩段对同心筒发射流场的影响

针对引射式同心筒自力发射系统（CCL）发射过程热力学环境评估,基于3维雷诺平均守恒Navier-Stokes方程、组分运输模型及域动分层动网格技术,建立同心筒自力发射数值模型.通过1:1模拟样机发射试验验证数值仿真模型的有效性.对不同结构同心筒开展3维非定常燃气流场数值仿真计算,分析适配器（侧向减震支撑系统）与内筒尾部收缩段对流场热环境特性的影响.数值结果及试验结果揭示了燃气流对导流锥、内外筒以及导弹等结构的热力冲击效应和变化规律,表明适配器和内筒收缩段对发射流场环境有较大的影响.      

基于冲量激励的柔性铰链振动分析

柔性铰链机构被认为是实现精密位移传动的重要途径。对一种由柔性铰链和单级杠杆放大机构构成的位移系统建立了动力学模型,并使用有限元方法对模型进行了初步验证,通过冲量振动激励分析了其衰减振荡的特点及影响其稳定性的因素。结果显示,增大阻尼比和提高固有频率是减少柔性铰链回稳时间的有效方法,该结果为最终实现工程实际应用提供了理论依据。     

一类描述完全混合水体PH长时变化的缓冲动态数学模型

天然水体含有多种酸碱缓冲体系,以大气—水体—岩石构成的碳酸盐复合平衡体系为例,引入“缓冲系数”的概念,表达缓冲体系中各种缓冲组分对缓冲作用的贡献.缓冲系数由热力学平衡常数及其关系推导得出,是pH的函数.从物质守恒原则出发,融合水化学反应和水力学过程,建立一种含有缓冲项的描述完全混合水体酸度长时变化的动态模型(微分方程型).模型可用微分方程的数值方法求解.举例说明了模型的具体应用过程和计算结果的表现形式.