期刊,力学学报 2024年卷10期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

力学学报

主　　编：郑泉水

出版周期：双月刊

国际刊号：0459-1879

电子邮箱：lxxb@cstam.org.cn

电　　话：010-62536271

邮政编码：100190

地　　址：北京市北四环西路15号2号楼 324 房间

力学学报/Journal Chinese Journal of Theoretical and Applied MechanicsCSCD北大核心CSTPCDEI

查看更多>>《力学学报》由首任主编钱学森等创刊1957年，由中国科学院主管、中国力学学会和中国科学院力学研究所主办。《力学学报》是力学学科的综合性学术刊物，报道在理论和应用力学所有领域里，在理论、方法和实验方面的研究进展。期刊鼓励发表与力学相关的交叉学科的研究成果，力求成为力学与其他工程和科学分支的桥梁，成为有助于中国力学年青学子成长和推动与中国重大工程建设合作的平台。从2012 年开始，学报将提供四个栏目： 1 、特邀论文，2 、全文，3 、快报，4 、对近期在本刊发表论文的讨论。对栏目 1和2的论文从收稿到发表的平均周期，将力争控制在6个月以内；对栏目3和4，则为3个月以内。尽管期刊是逢单月正式发表，论文稿一旦接受发表，将在24小时内网上登出。本刊论文对中国力学学会的所有会员（超过2万人）开放下载

正式出版

收录年代

流体力学预解分析方法研究进展

袁昊寇家庆张伟伟

2799-2814页

查看更多>>摘要：线性稳定性分析长期以来是揭示复杂流动机理的重要手段,通过求解流动线性化算子的特征值问题获得流动的直接模态及其频率、增长率等信息.然而其仅能描述系统微幅扰动随时间的指数发展,无法捕捉系统受迫和响应特征.预解分析从线性输入/输出动力学系统出发,通过提取流动系统受谐波激励的强迫/响应模态及其增益,捕捉系统关于不同频率扰动的受迫模式和能量放大效应.该方法建立了流动对外激励的空间敏感性和对应响应的空间模式分析的统一框架,对复杂流体动力学问题的分析、建模和控制有很强的应用潜力.文章针对预解分析方法展开了全面综述:首先介绍了预解分析理论框架、实现难点与改进方法,讨论了预解增益和模态的物理意义;同时,从基础假设、数学理论、算法流程以及物理含义等方面对比了线性稳定性分析和预解分析算法,并给出了两者在一定条件下的联系;进一步展示了预解分析在揭示流动机理、建立低维模型以及指导流动控制等方面的研究成果;最后通过Ginzburg-Landau方程和方柱绕流问题,展示了预解分析在动力学系统特征提取上的应用潜力.在此基础上,针对现有研究的不足和困难,讨论了预解分析方法在改进算法、非线性系统分析、流动控制等方面的未来研究方向.

关键词：

预解分析线性稳定性分析敏感性感受性降阶模型

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维普
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楔-前掠圆柱构型第Ⅱ类激波干扰气动热特性研究

杨靖崔凯田中伟李广利...

2815-2826页

查看更多>>摘要：针对楔-前掠圆柱构型激波干扰,采用数值模拟和理论分析方法,研究了第Ⅱ类干扰下游流场结构和气动热特性随几何参数的变化规律.数值结果表明,在不同楔角和前掠角组合下,第Ⅱ类干扰下游形成了 3 种射流结构,分别是超声速、亚声速和跨声速射流.其中超声速射流会导致壁面热流大幅上升,亚声速和跨声速射流对壁面冲击较弱,壁面热流维持在较低水平.楔角是决定射流速度的重要因素,小楔角下产生对热流影响较大的超声速射流,大楔角下产生对热流影响较小的亚声速和跨声速射流.因此在一定参数范围内,增大楔角不仅不会造成热流上升,反而会因为射流变为亚声速造成热流减小.利用干扰区内局部均匀流动假设,对亚/超声速射流的产生条件进行了理论分析与数值验证.理论分析结果表明,亚声速和跨声速射流这两种产生热流较小的干扰类型在一定参数范围内普遍存在,在给定来流马赫数时,楔角越大时越容易产生亚声速或跨声速射流.由于采用了均匀流动假设,给定来流马赫数下理论分析得到的亚/超声速射流临界楔角略高于CFD结果,误差在1°左右.

关键词：

激波干扰第Ⅱ类干扰气动热亚声速射流三维激波干扰

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稀疏颗粒流体系统的微极流体模型描述:以顶盖驱动方腔流为例

王连张永超楚锡华孙洪广...

2827-2837页

查看更多>>摘要：因粒子和流体介质属性不同,稀疏颗粒流体系统常表现出相反的流动增强和减弱行为.为基于一组方程描述稀疏颗粒流体系统相反的流动行为,文章推荐了微极流体模型,并通过对微结构参数(耦合数和无量纲特征长度)的全面分析,尝试给出描述不同流动行为的参数区间.首先,梳理微极流体模型和微结构参数的物理意义,基于OpenFOAM库建立了微极流体控制方程的有限体积离散求解方案,并在一维微极泊肃叶流动中验证了其准确性.随后,基于顶盖驱动方腔流,开展了大范围微结构参数组合下的流体动力学行为计算,分析各微结构参数及其组合对流体速度、微转动、动能以及总能的影响规律.结果表明微极流体模型能够描述稀疏颗粒流体系统呈现的流动增强和减弱行为,且存在一个微结构参数临界区间,当耦合数和无量纲特征长度的乘积N·L＜20.48时,微极流体模型可描述流动减弱现象;当N·L＞28.16时,可描述流动增强现象.微极流体模型较完备的物理参数使得其在描述不同颗粒流体系统行为时更具普适性,有望扩展颗粒流体系统研究的理论基础.

关键词：

稀疏颗粒流体系统微极流体模型微结构参数流动行为

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移动压力面诱导的固壁冰航道内弯曲重力波传播特性研究

倪宝玉熊航曾令东孙林华...

2838-2853页

查看更多>>摘要：在冬季冻结的内河航道以及冰水池模型试验等限制航道场景下,弯曲重力波和冰相互作用过程中由于冰板与冰池固壁面之间的边界条件,池壁效应的影响通常较大,不可忽视.基于此,针对移动压力面在固壁冰航道匀速运动引起的冰板稳态响应问题,建立数学模型,并采用分离变量法、正交模态法和傅里叶变换推导了该模型的解析解,得到冰板变形响应的积分表达式,通过数值计算对该问题进行数值求解.在验证积分表达式的收敛性的基础上,基于弯曲重力波在固壁冰航道内传播的临界速度,分析移动压力面在不同速度区间下运动引起的弯曲重力波特点,研究压力面相对航道壁面位置对弯曲重力波的影响,讨论航道水深和冰厚参数对移动压力面破冰能力的影响,总结压力面运动速度、压力面与航道壁面的位置关系、冰厚及水深变化对冰板变形和应变的影响规律,以期为开展冰水池模型试验和内河破冰提供一些参考.

关键词：

弯曲重力波池壁效应移动压力面临界速度破冰能力

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微量润滑油滴冲击倾斜壁面黏附颗粒的实验研究

陈苗苗王兆长郑楠张国涛...

2854-2864页

查看更多>>摘要：微量润滑油滴与金属壁面冲击黏附成膜过程中,壁面附着颗粒物的存在对润滑油膜的形成质量和摩擦副的散热效果影响显著.通过高速摄像实验对油滴与倾斜壁面黏附颗粒的冲击过程进行观测分析,考察油滴冲击速度、壁面倾斜角度等因素对油滴冲击颗粒后的形态演变和铺展特性的影响,以及黏附颗粒在冲击作用下的动态特性.研究结果表明:油滴冲击铺展过程中的形态演变受壁面倾斜角和冲击速度影响,会出现不对称沉积铺展、单侧颈部射流破碎,或者包裹颗粒滑移铺展等现象;颗粒在油滴冲击作用下沿斜面方向未产生明显滑移时,倾斜角增大对冲击油滴前铺展有促进作用,更容易在前缘三相接触线附近产生单侧颈部射流破碎现象;颗粒产生滑移时,颗粒滑移速度随壁面倾斜角的增大而增大,使前端液膜长度变短而抑制射流现象的生成,产生微油滴包裹颗粒滑移铺展现象;冲击速度对后铺展过程中的铺展因子变化影响较小,前铺展过程中的最大铺展因子随着冲击速度的增加而逐渐增大;壁面附着颗粒的运动受冲击速度和倾斜角大小影响明显,冲击速度或倾斜角度的增大均能够促进冲击油滴包裹颗粒沿壁面滑动.

关键词：

微量润滑液滴动力学颗粒润湿壁面实验研究

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零质量射流下波浪前缘叶片气动性能数值研究

王家辉邹琳张毓辰苗亚博...

2865-2877页

查看更多>>摘要：针对垂直轴风机叶片大攻角工况下因流动分离导致的失速及颤振抖振问题,引入零质量射流激励对波浪型前缘叶片进行流动分离控制.采用大涡模拟方法建立了波浪前缘叶片绕流数值模型,探究了主/被动耦合控制下叶片升阻力特性及其流动分离机理,分析了射流参数(射流位置、动量系数)对波浪前缘叶片气动性能及失速特性的影响机制,研究发现:受控前后大攻角下波浪型前缘能诱导产生较小尺度流向涡,降低后方大分离涡尺度,波浪前缘与零质量射流耦合控制对于大攻角下流动分离抑制较单一控制更优;零质量射流吹气时使前缘流向涡有更高的动能抵抗逆压梯度从而延迟流动分离,吸气时会吸走流向涡的低动量流体,抑制流向涡发展成大分离涡;射流布置在距基准前缘 0.033c处,即位于前缘流向涡最前端,能最大程度地参与前缘流向涡的生成,升阻比的提升效果最好;且升阻比提升量随着动量系数增大而增大,但控制经济性在动量系数 0.018 时最优,研究结果为垂直轴风力机失速控制提供了有益参考.

关键词：

波浪前缘叶片零质量射流大涡模拟气动性能流动控制

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万方数据

波浪对水平板冲击作用水气二相流数值模拟研究

石晓蒋勤钟振宇

2878-2887页

查看更多>>摘要：冲击波压力是水工结构物的主要致灾动力之一.针对波浪裹挟气体作用于结构物的波浪冲击问题,考虑气体的可压缩性对准确计算结构物所承受的冲击波压力具有重要影响.基于简化的水-气二相流通用控制方程,结合动量源项造波法,采用加权本质无振荡(WENO)格式求解对流项,同时使用以加权线性界面计算法改进的多维双曲线切线法的界面捕捉法(THINC/WLIC)追踪水气界面,建立了不可压缩-可压缩水-气二相流的数值波浪模型.首先,通过将数值模型生成的行进波和驻波结果与其解析解进行比较,验证了本数值波浪模型在波浪生成和传播模拟方面具有较高的精度.据此,本研究将模型应用于模拟规则波对水平板的冲击过程,将冲击压强的模拟结果与实测数据以及未考虑空气压缩性的模型结果进行了对比,本数值模型能有效再现空气可压缩性对波浪冲击过程中冲击压强的影响,能够给出较高精度的冲击压强定性和定量结果.同时对水平板底部的流场结构进行了分析,结果显示,波浪冲击过程中不同的空腔形态会影响流速分布,从而对冲击压强产生影响.

关键词：

水-气二相流波浪冲击气相可压缩动量源项造波数值波浪模型

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万方数据

基于非对称铺层的复合材料弯扭耦合结构设计与试验验证

崔达张鸣昊李道奎

2888-2901页

查看更多>>摘要：复合材料弯扭耦合结构在前掠翼飞机机翼的结构设计中具有重要的应用价值.现有研究主要基于对称铺层复合材料设计弯扭耦合结构,存在设计域窄及耦合效应不足等问题.非对称铺层复合材料有望解决上述问题,但因其易产生固化变形,目前未能在工程实际中得到应用.文章首先引入层合板的几何因子和材料常数,推导了拉剪多耦合效应层合板的湿热稳定解析条件;其次,利用湿热稳定的拉剪多耦合效应层合板构造了变截面弯扭耦合盒型结构模型,并利用遗传算法-序列二次规划(genetic algorithm-sequential quadratic program,GA-SQP)混合优化算法实现了结构的非对称铺层优化设计,使得结构在不发生固化变形的同时显著提升了耦合效应;然后,对弯扭耦合结构的湿热稳定性和弯扭耦合效应进行了数值仿真验证,并利用Monte Carlo方法进行了耦合效应的鲁棒性分析;最后,设计并完成了弯扭耦合效应的测量试验,验证了理论设计的正确性和可行性.结果表明:当铺层角度满足湿热稳定条件时,非对称弯扭耦合结构不会发生固化变形;非对称铺层设计可以显著提升耦合效应,最大可达90%以上.

关键词：

湿热稳定拉剪多耦合效应层合板弯扭耦合结构优化设计试验验证

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基于各向异性断裂相场模型的自适应多尺度有限元方法

魏浩林吴振任晓辉

2902-2912页

查看更多>>摘要：纤维增强复合材料具有复杂的断裂模式,各向异性断裂相场模型可以自动捕捉裂纹的萌生和演化,适于模拟纤维增强复合材料的断裂失效行为,但其计算成本较高.为了提高相场模型的计算效率,基于自适应网格算法和扩展的多尺度有限元方法,文章提出了一种针对各向异性断裂相场模型的自适应多尺度有限元方法.自适应网格算法会根据每一步迭代结束后网格节点上的相场变量及其增量确定裂纹路径,并自动细化裂纹路径附近的网格.断裂相场模型通过交错迭代算法进行求解,在更新位移场时,被细化的网格使用传统的有限元方法,未细化的网格使用考虑了振荡边界条件的扩展的多尺度有限元方法.更新相场时,均使用传统的有限元单元.在粗细两种单元的界面上,利用多尺度有限元方法的数值基函数对界面上的节点进行约束.利用建立的模型分别对在拉伸载荷下不同铺层角以及变刚度的纤维增强复合材料单层板的断裂行为进行分析.数值结果表明:本文提出的模型能够准确地捕捉裂纹路径,并且得到的数值结果与现有文献和试验结果吻合良好,与传统有限元相场模型相比,在保证计算精度的同时,能够显著减少计算时间.

关键词：

相场模型扩展的多尺度有限元法自适应各向异性

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Pd20Pt20Cu20Ni20P20高熵非晶合金蠕变机理研究

段亚娟徐宗睿郝奇H.Kato...

2913-2923页

查看更多>>摘要：以Pd20Pt20Cu20Ni20P20 高熵非晶合金作为研究载体,通过蠕变循环加载及循环加载-回复实验,着重考察了蠕变变形、准稳态蠕变速率、蠕变应力指数和弛豫时间分布谱演变规律,系统探索了温度、循环加载及回复时间对其蠕变行为的影响.研究结果表明,该合金的蠕变行为明显依赖于温度和应力,低温及低应力环境下合金表现出较好的抗蠕变性能,主要以弹性变形为主.随着温度增加,合金抗蠕变能力减弱,黏弹性(黏塑性)变形成为主导.循环应力在低温下对蠕变变形影响较小,而在高温下其影响显著,表明循环载荷能加剧蠕变行为,导致准稳态蠕变速率上升.回复时间对合金的瞬时弹性变形和滞弹性变形有显著影响,但对黏塑性变形的调节作用有限.卸载后合金变形能力逐渐增强,蠕变抑制得到缓解.此外,变形单元弛豫时间的广泛分布和对循环应力的敏感反应,揭示了蠕变机制的复杂性和多时间尺度的结构演化.本研究通过系统的实验和分析,深化了对高熵非晶合金蠕变行为及其调控机制的理解.为高性能高熵非晶合金的设计和应用提供了重要的理论依据和实践指导,对未来开发更具抗蠕变能力的先进材料具有一定意义.

关键词：

高熵非晶合金蠕变滞弹性变形动力学微观结构非均匀性

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