检索结果-内蒙古大学图书馆

物理学报 2023年第5期72卷 238-248页

作者：黄虎田泽冰上海大学力学与工程科学学院上海市应用数学和力学研究所上海市能源工程力学重点实验室上海200072

波-波共振机制,无论在微观物质还是在宏观物质的能量传播、分布进程中都起着一种根本、突显的作用.对于地球上最为广阔、直观的海洋表面波运动,势必更加如此而可观可知.那么,可否从中提炼出一般的波-波共振规律?尤其是最为特殊、简要的... 详细信息

波-波共振机制,无论在微观物质还是在宏观物质的能量传播、分布进程中都起着一种根本、突显的作用.对于地球上最为广阔、直观的海洋表面波运动,势必更加如此而可观可知.那么,可否从中提炼出一般的波-波共振规律?尤其是最为特殊、简要的单波列共振法则.为此,依据Phillips开创现代水波动力学而提出特定4-波共振条件的经典一整套方式方法,从基本的海洋深水表面张力波-重力波控制方程组出发,运用Fourier-Stieltjes变换和摄动方法依次给出自由表面位移的Fourier分量的第一阶微分方程.和愈来愈复杂却趋于完整的第二、三、四阶积分微分方程,在一套自创、自明而又简洁的符号体系下依次求解这些方程而求得其单波列第一阶自由表面位移和第二、三、四阶非共振与共振自由表面位移的Fourier系数以及第二、三、四阶共振条件,从而顺势推断出一般的单波列第n阶自共振定律.这就完整揭示了海洋表面张力波-重力波之单波列共振动力学的丰富内涵,有效扩展了海洋表面重力波之经典Phillips共振单波列解的适用范围,为刻画海洋表面波之双波列、更多波列的单重、多重共振相互作用机制奠定了基石,因而在全部波动领域的单波列共振规律的探寻上提供了一种典型范例.

关键词：自共振定律单波列深水表面张力波-重力波 Fourier-Stieltjes变换

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不同形状液滴撞击固壁的动力学特性研究

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中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第10期54卷 68-78页

作者：李阳庄启亮王伯福上海市应用数学和力学研究所上海市能源工程力学重点实验室上海大学力学与工程科学学院上海200444

液滴撞击壁面广泛存在于喷墨打印、喷涂、叶轮机械等工业应用中,相关研究具有重要的科学和应用价值.本文采用数值模拟方法研究了不同形状液滴撞击亲水/超疏水壁面的动力学特性.研究表明,液滴撞击亲水壁面时,不同的初始形状条件下液滴撞... 详细信息

液滴撞击壁面广泛存在于喷墨打印、喷涂、叶轮机械等工业应用中,相关研究具有重要的科学和应用价值.本文采用数值模拟方法研究了不同形状液滴撞击亲水/超疏水壁面的动力学特性.研究表明,液滴撞击亲水壁面时,不同的初始形状条件下液滴撞击后都经历了铺展过程,形状的不同致使在壁面上的液滴边缘处形成的颈部射流形状有所差异,铺展过程后半阶段与初始形状无关.液滴撞击超疏水壁面时,不同初始形状和不同韦伯数(We)情况下,液滴在冲击过程中都经历铺展-回缩-反弹的形态变化;液滴对壁面形成的冲击力演化均有两个明显的峰值,这两个峰值分别由液滴的惯性冲击和液滴回缩阶段中形成的沃辛顿射流产生;不同韦伯数(We)情况下,相同形状的液滴冲击力演化规律一致;相同韦伯数(We)情况下,液滴形状越扁平,惯性冲击力峰值也越大,且达到峰值的时间越短.

关键词：液滴撞击壁面形状动力学

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静电力对槽道湍流中热颗粒分布和相间能量输运的影响

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力学学报 2023年第6期55卷 1217-1227页

作者：唐晓峰冯欢欢潘明董宇红上海大学力学与工程科学学院上海市应用数学和力学研究所上海200072 上海市能源工程力学重点实验室和力学信息学前沿基地上海200072

颗粒-湍流两相流中的相间能量传递问题是学者们关注的重点之一,而静电力作用是影响颗粒-槽道湍流两相流中颗粒倾向性分布和相间能量输运的一个重要因素.文章对携带辐射加热带电颗粒的竖直槽道湍流两相流进行了数值研究,重点研究颗粒在... 详细信息

颗粒-湍流两相流中的相间能量传递问题是学者们关注的重点之一,而静电力作用是影响颗粒-槽道湍流两相流中颗粒倾向性分布和相间能量输运的一个重要因素.文章对携带辐射加热带电颗粒的竖直槽道湍流两相流进行了数值研究,重点研究颗粒在槽道中的空间分布形态以及对空间分布对相间能量输运的影响.流体相采用基于欧拉观点的直接数值模拟,颗粒相采用拉格朗日点-粒追踪模型,考虑颗粒与流体之间的动量交换与热交换.通过对颗粒局部聚集特性、颗粒与流体速度相关性和两相间能量交换的分析,探究静电力作用下的颗粒运动和分布特点以及两相间动能和热交换的变化规律.研究结果表明,同种电荷颗粒之间互相排斥的静电力作用弱化了颗粒在近壁面处低速条带区的聚集现象,颗粒的空间分布更加均匀,且均匀性与颗粒所带的电荷量正相关.同时发现较强的静电力作用使位于近壁区的颗粒对流体的跟随性减弱,较之斯托克斯阻力,静电力所起的作用占主导地位.颗粒在空间上的均匀分布提高了流体的平均温度和速度,强化了槽道中间区域颗粒与流体之间的动能交换与热交换并减弱了壁面附近两相之间的动能交换与热交换.

关键词：静电力颗粒聚集稀疏两相湍流直接数值模拟

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飞机登机门缝典型腔体噪声数值模拟

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航空动力学报 2022年第3期37卷 649-663页

作者：李嘉敏陈国勇杨小权唐小龙丁珏翁培奋上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072 上海大学上海市能源工程力学重点实验室上海200072

为了研究某飞机飞行中因登机门修型而产生的强烈啸叫问题,结合机身表面流动特征和登机门缝腔体的实际构型,建立符合实际流动特征的二维不规则腔体模型,采用脱体涡模拟结合Ffowcs Williams⁃Hawkings积分方程的混合方法对两种类型的登机... 详细信息

为了研究某飞机飞行中因登机门修型而产生的强烈啸叫问题,结合机身表面流动特征和登机门缝腔体的实际构型,建立符合实际流动特征的二维不规则腔体模型,采用脱体涡模拟结合Ffowcs Williams⁃Hawkings积分方程的混合方法对两种类型的登机门带肩壁腔体进行流动和噪声特性的数值模拟,分析了登机门缝纯音噪声的产生机理。结果表明:对于单肩壁门缝腔体,长深比的增大使得腔体内旋涡之间相互作用加剧、腔内压力脉动更加剧烈,远场总声压级平均增大3~10 dB,表明门缝腔体的长深比对噪声水平有明显的影响。建立的某飞机登机门缝不规则二维腔体模型符合物理实际,数值计算得到的纯音频率基本落于试飞测试得到的纯音频率区间内,能够反映该飞机登机门啸叫噪声的主要物理特征。

关键词：腔体噪声脱体涡模拟 Ffowcs Williams⁃Hawkings积分方程带肩壁腔体登机门缝

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多孔介质传热模型在多孔壁湍流中的适用性

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空气动力学学报 2024年第1期42卷 45-54,I0001页

作者：赵泽灏张金龙董宇红上海大学力学与工程科学学院上海市应用数学和力学研究所上海200072 上海市能源工程力学重点实验室上海飞行器力学与控制研究院上海200072

为了考查不同的多孔介质传热模型在不同工况下的适用性,对带有高孔隙率多孔介质壁面槽道湍流及其传热进行了直接数值模拟研究。在多孔介质层外流体区域,通过有限差分方法求解不可压缩Navier-Stokes方程和温度对流扩散方程;在多孔介质层... 详细信息

为了考查不同的多孔介质传热模型在不同工况下的适用性,对带有高孔隙率多孔介质壁面槽道湍流及其传热进行了直接数值模拟研究。在多孔介质层外流体区域,通过有限差分方法求解不可压缩Navier-Stokes方程和温度对流扩散方程;在多孔介质层内,使用修正的Darcy-Brinkman-Forchheimer模型描述高孔隙率多孔介质阻力,以及分别采用局部热平衡(local thermal equilibrium,LTE)模型、局部非热平衡(local thermal non-equilibrium,LTNE)模型、理想金属(ideal metal foams,IMF)模型计算温度分布。通过对所得热场的统计特性的分析比较,探究了不同Biot数下水和空气两类流体介质的多孔介质传热模型的有效性。研究表明:LTE模型不足以准确预测金属泡沫多孔介质内传热问题,其等效导热系数因仅考虑孔隙率因素而低估了多孔介质层的传热能力;IMF模型在小比热容流体介质的算例中表现良好,可以代替LTNE描述多孔介质层内的传热,而在大比热容流体介质的算例中表现不佳,需要考虑比热容以及流固两相间的传热能力对预估的固体相温度分布进行修正。

关键词：传热多孔介质壁面槽道湍流直接数值模拟局部热平衡模型

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带有斜向惯容的悬挂式隔振系统动力学特性仿真研究

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振动与冲击 2024年第16期43卷 263-268页

作者：杨猛王猛骆星九张孝强丁虎陈立群海军军医大学中国人民解放军海军特色医学中心上海200433 上海市应用数学和力学研究所上海200444 上海市能源工程力学重点实验室上海200444 上海大学力学与工程科学学院力学系上海200444

首先,将惯容器、阻尼器和弹簧进行组合,设计实现全并联隔振单元,并将其斜向布置,构成新型悬挂式隔振系统;其次,以软件ADAMS与MATLAB联合仿真的方式,构建带有斜向惯容器、阻尼器和弹簧的悬挂式隔振系统以及仅带有斜向阻尼器和弹簧的悬挂... 详细信息

首先,将惯容器、阻尼器和弹簧进行组合,设计实现全并联隔振单元,并将其斜向布置,构成新型悬挂式隔振系统;其次,以软件ADAMS与MATLAB联合仿真的方式,构建带有斜向惯容器、阻尼器和弹簧的悬挂式隔振系统以及仅带有斜向阻尼器和弹簧的悬挂式隔振系统的仿真模型,并对两种隔振系统进行对比研究,探讨斜向惯容的作用;然后,针对带有斜向惯容器、阻尼器和弹簧的悬挂式隔振系统的加速度传递特性进行研究,改变隔振系统参数观察传递率曲线变化,并探讨了在ADAMS环境下以数值方法、半数值半模型方法表示惯容结构的可行性;最后,以半数值半模型的方法表示惯容,在随机激励下对带有斜向惯容器、阻尼器和弹簧的悬挂式隔振系统中的惯容施加速度与相对速度、加速度与相对速度、相对加速度与相对速度三种半主动控制方式,探讨不同控制方式对隔振性能的影响。研究结果表明,斜向惯容器可以改善悬挂式隔振系统对低频振动的隔离效果,但会增加高频部分的传递率,相对加速度与相对速度和加速度与相对速度的控制方式可以明显提高悬挂式隔振系统对随机激励的衰减效果。

关键词：悬挂式隔振系统惯容加速度传递率半主动控制

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不同应变率条件下推进剂/衬层界面内聚力模型及其在脱粘模拟中的应用

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应用力学学报 2025年

作者：尚一星尹征南上海市应用数学和力学研究所上海市能源工程力学重点实验室上海大学力学与工程科学学院

界面脱粘是固体发动机体常见的破坏形式之一，内聚力模型（CZM）是研究发动机推进剂/衬层界面脱粘的重要手段。首先通过标准矩形试件扯离实验获得6种不同应变率下的载荷-位移曲线，确认了试件的破坏形式为粘接失效，总结了载荷-位移曲... 详细信息

界面脱粘是固体发动机体常见的破坏形式之一，内聚力模型（CZM）是研究发动机推进剂/衬层界面脱粘的重要手段。首先通过标准矩形试件扯离实验获得6种不同应变率下的载荷-位移曲线，确认了试件的破坏形式为粘接失效，总结了载荷-位移曲线的主要特征。其次，利用响应曲面法构建了获得整体最优参数的方法，通过该方法反演得到双线性（bilinear）与指数型（exponential）内聚力模型的最优参数，通过与实验曲线的对比，指明了两种模型的优缺点。最后，将指数型内聚力模型代入圆管发动机有限元模拟中，研究了内聚力参数、加载速率、界面刚度、壳体/推进剂模量等因素对界面脱粘行为的影响。结果表明，刚度与断裂能对脱粘长度有较大影响，而最大强度只影响最大剥离力，加载速率对最大剥离力与剥离长度都有明显影响，推进剂的弹性模量和界面刚度对圆管发动机r方向路径上的应力有较大影响，壳体的弹性模量却并无影响。

关键词：内聚力模型响应曲面法脱粘

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固态聚合物电解质力学-电化学耦合特性与仿真设计

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硅酸盐学报 2025年

作者：李聪张立发孙豪贺耀龙胡宏玖上海市应用数学和力学研究所上海大学力学与工程科学学院上海市能源工程力学重点实验室上海市力学信息学前沿科学研究基地

固态聚合物电解质的工程化应用面临室温离子电导率低、力学性能差的突出问题。本工作针对聚氧化乙烯-双氟磺酰亚胺锂（PEO-LiTFSI）体系系列电化学、力学实验，提出了不同温度和机械预变形下材料离子电导率和弹性模量的统一描述方法，... 详细信息

固态聚合物电解质的工程化应用面临室温离子电导率低、力学性能差的突出问题。本工作针对聚氧化乙烯-双氟磺酰亚胺锂（PEO-LiTFSI）体系系列电化学、力学实验，提出了不同温度和机械预变形下材料离子电导率和弹性模量的统一描述方法，并据此开展了含机械预变形处理聚合物电解质的全固态锂电池电化学、力学仿真模拟。结果表明，固态聚合物电解质存在显著的力学–电化学耦合特性。对固态聚合物电解质施加机械预变形，可显著提升材料的离子电导率、弹性模量和屈服强度，且预压缩更为有效，机械预变形下材料内部自由体积增加是其重要微观机制。同时，与未经机械预变形处理的工况相比，经10%～20%机械预压缩处理后的聚合物电解质，其在服役时电解质/电极界面附近的拉应力分布相对更均匀，可使得材料在更大的弹性范围工作，并在保障结构机械完整性的前提下显著提升聚合物基全固态锂电池可使用的倍率范围。

关键词：固态聚合物电解质机械预变形力学–电化学耦合离子电导率服役性能

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锂离子电池的劣化:力-电化学耦合机理与模型

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力学季刊 2024年第2期45卷 287-308页

作者：吕浡陈鑫松周志宇宋亦诚张俊乾上海大学上海市应用数学和力学研究所力学与工程科学学院力学系上海200444 上海大学上海市能源工程力学重点实验室上海200444 上海大学力学信息学前沿科学研究基地上海200444

锂离子电池在充放电循环过程中会不可避免地发生容量衰减,这种性能劣化现象普遍存在,且符合人们的日常认知.然而,显而易见的电池劣化现象背后的机理则是相当复杂.本文首先分别从颗粒尺度和电极尺度入手,对锂离子电池的多尺度-多场-多过... 详细信息

锂离子电池在充放电循环过程中会不可避免地发生容量衰减,这种性能劣化现象普遍存在,且符合人们的日常认知.然而,显而易见的电池劣化现象背后的机理则是相当复杂.本文首先分别从颗粒尺度和电极尺度入手,对锂离子电池的多尺度-多场-多过程的力-电化学耦合劣化机理进行了梳理,其中对固态电池的劣化进行了单独的讨论.进一步地,本文梳理了用以描述锂离子电池力-电化学耦合劣化行为的劣化模型.需要指出的是,由于电池劣化机理的复杂性和外部可测量的稀缺性,建立劣化模型是具有挑战性的,且目前仍存在巨大的研究空白.基于此,本文提出了一种双向劣化模型的设想,融合物理模型和数据模型,以具有一定物理意义的内变量为纽带,建立围绕内变量的“力学行为-内变量-劣化行为”完整映射,为客观、准确地描述和预测电池劣化行为提供新思路.

关键词：锂离子电池性能劣化力-电化学耦合机理物理模型数据模型

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负电容压电分流的圆环超构材料隔振

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哈尔滨工程大学学报 2022年第9期43卷 1320-1327页

作者：林丽芳陆泽琦丁虎陈立群上海大学力学与工程科学学院上海200444 上海大学上海市能源工程力学重点实验室上海200444 上海市应用数学和力学研究所上海200072

针对共振结构宽频振动控制不足,本文研究了力电耦合超构材料的振动隔离特性。以超构材料存在带隙特性为出发点,设计了一种周期性铺设有压电纤维片的圆环超构材料,外接负电容分流电路以实现振动衰减作用。建立了超材料圆环的动力学方程,... 详细信息

针对共振结构宽频振动控制不足,本文研究了力电耦合超构材料的振动隔离特性。以超构材料存在带隙特性为出发点,设计了一种周期性铺设有压电纤维片的圆环超构材料,外接负电容分流电路以实现振动衰减作用。建立了超材料圆环的动力学方程,并通过有限元仿真软件验证了其衰减特性。发现圆环超构材料出现局域共振带隙,负电容分流电路的加入不仅在一定程度上拓宽带隙,且其减振效果十分显著。

关键词：隔振超材料圆环结构负电容压电分流电路局域共振频响函数带隙

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