教育部“新世纪优秀人才支持计划”(NCET-07-0685)
- 作品数：12 被引量：39H指数：4
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- 不可压缩粘性流动的CBS有限元解法被引量：3
- 2010年
- 对于二维不可压缩粘性流动,首先通过坐标变换的方式得到了的不含对流项的NS方程,并给出了CBS有限元方法求解的一般过程。结合一类同时含有压力和速度的出口边界条件,对方腔顶盖驱动流、后向台阶绕流和圆柱绕流进行了计算。所得结果与基准解符合良好,验证了CBS算法对于定常、非定常粘性不可压缩流动问题的可行性和所用出口边界条件的无反射特性。特别的,对于圆柱绕流,Re=100时非定常升、阻力系数及漩涡脱落等非定常都得到了较好地模拟,为一进步研究自激振动等更加复杂的非定常流动问题奠定了基础。
- 孙旭张家忠周志宏徐忠
- 关键词：CBS有限元圆柱绕流
- 局部弹性翼型非定常分离的动力学特性被引量：5
- 2012年
- 对在低雷诺数下局部弹性翼型绕流中,局部弹性导致的自激振动所产生的复杂非定常流动分离现象和描述方法进行了分析.采用ALE-CBS方法数值模拟了具有可动边界的绕流流场问题,同时采用Galerkin方法求解局部弹性结构的控制方程.着重研究了翼型的局部弹性对流动分离和翼型性能的影响,并分别从Eulerian和Lagrangian的角度分析了局部弹性结构导致的不同非定常分离现象,其中Lagrangian角度可以方便地揭示出局部弹性翼型大幅度提高升力的机理和流动中的能量迁移.结果表明翼型的局部弹性对非定常分离和分离泡的演化过程有着明显的影响,可以使得流体质点由主流获取动量实现再附,并且在一定的攻角下可以将固定分离转变为移动分离,从而明显地提高了翼型的升力.
- 雷鹏飞张家忠陈嘉辉
- 关键词：自激振动
- 水中球形微气泡演化的动力学行为分析与控制被引量：1
- 2011年
- 从动力学观点分析了水中球形微气泡无外部激励时平衡态的稳定性及受到声波激励时受迫振荡的复杂动力学行为;分析了无声波激励时平衡态的稳定性和奇点类型,并对其相应的物理现象进行了解释;对于受到声波激励的微气泡受迫振荡,结合Poincaré映射法确定了Poincaré映射的不动点,并根据Floquet理论分析了周期解的稳定性及分岔.分析表明:无声波激励时水中球形微气泡的平衡态是一稳定焦点,而受到声波激励时,随着激励频率的升高,微气泡的周期振荡从失稳转变为倍周期运动,进而转变成准周期运动,最终进入混沌状态;随着压力脉动幅值的增加,微气泡的振荡经过一系列倍周期分岔通向混沌.研究结果揭示了水中球形微气泡的复杂动力学特性,为进一步控制奠定了基础.
- 任晟张家忠康伟屈云海
- 关键词：微气泡分岔FLOQUETPOINCARÉ
- 低速气流中二元叶片颤振数值模拟与Hopf分岔分析被引量：2
- 2008年
- 针对低速来流,建立了一种低速气流中的二元叶片颤振数值模拟、运动稳定性分析的方法.以速度势函数形式的Laplace方程、非定常Bernoulli方程作为流动控制方程,结合二元叶片沉浮、扭转结构动力模型,通过迭代的方式实现了叶片颤振过程的数值模拟.同时,从非线性动力学角度对计算结果进行了分析,对颤振产生的机理进行了研究.对不同来流速度下某二元叶片的自激振动进行了模拟,结果表明:来流速度是一个影响叶片运动稳定性的重要因素,来流速度增加而导致的叶片颤振是以来流速度为分岔参数的Hopf分岔产生的结果.
- 孙旭张家忠秦国良雷鹏飞
- 关键词：低速叶片颤振数值模拟HOPF分岔
- 翼型失速的非线性动力学特性及其控制被引量：9
- 2011年
- 以NACA0012翼型为研究对象,应用CBS(Characteristic-Based Split)有限元方法对翼型绕流流场进行数值模拟,着重对翼型失速现象的动力学机理和特征进行研究。首先给出了静止翼型在不同迎角下流场的瞬时流线图以及静态翼型的迎角-升力系数关系曲线,并且分析出此曲线具有滞后、突跳等典型的非线性动力学特性。其次,基于映射的不动点分岔理论,通过构造映射,发现和证明了静态失速是一种鞍-结分岔现象。进一步,由于鞍-结分岔对外部激励的敏感性,因此对在失速迎角附近翼型做俯仰运动(一类外部激励)的动态失速现象亦进行了研究,通过ALE(Arbitrary Lagrangian-Euler)方法处理了翼型俯仰运动中涉及到的动网格问题并求解流场。数值模拟结果表明,特定的外部激励能够明显地提高升力系数并且有效地延迟失速现象的发生,可以作为一种控制失速的有效方法。
- 张家忠李凯伦陈丽莺
- 关键词：翼型失速分岔
- 基于弹簧近似的非结构化网格自适应处理方法被引量：3
- 2010年
- 首先对弹簧近似法进行了说明,并对节点弹簧法和边弹簧法进行了对比.在边弹簧法的基础上,从调节弹簧平衡长度的角度出发,提出了一种非结构化网格的自适应处理方法,并结合有限单元法,给出了网格自适应处理的流程.最后,对一维对流扩散方程、二维线性抛物型方程以及欧拉方程进行了求解.计算结果表明:文中提出的网格自适应处理方法可以使几个问题的网格节点布置更为合理,有效地降低数值误差,提高计算精度,特别对于算例中所涉及的二维非结构化网格,自适应化过程中并没有出现网格重叠现象.
- 孙旭张家忠黄科峰
- 关键词：非结构化网格自适应
- 基于时滞惯性流形的浅拱动力屈曲研究被引量：8
- 2009年
- 从动力学观点,浅拱受冲击是一种无穷维或者连续的动力系统,针对抛物线浅拱,应用有关薄壁结构的基本理论和非线性几何关系推导并建立其控制微分方程。然后,利用时滞惯性流形的新思想,提出一种求解这类强非线性偏微分方程的新方法,即基于时滞惯性流形的非线性Galerkin方法。通过这种方法,把原始方程的解投影到由控制方程中线性算子的特征函数所张成的完备空间内,并构造出无限维子空间内的动力行为与有限维子空间内的动力行为之间的耦合作用,该耦合作用认为高低阶分量间的相互作用并不是一种简单的瞬时行为,而是与模态发展的历史有关。通过数值分析得到:系统存在两个稳定平衡位置,与传统的Galerkin方法相比,所提出的基于时滞惯性流形的非线性Galerkin方法可以大幅度地降低方程的维数,提高计算速度,有效地降低对计算机内存的需求和减少计算时间。某种程度上,时滞惯性流形为系统的非线性动力行为如屈曲、分岔、突跳等动态模拟和数值分析提供了一个新的更为合理的研究手段。
- 张家忠陈丽莺梅冠华周志宏苏哲
- 关键词：时滞惯性流形特征函数动力屈曲屈曲模态
- 基于多重分形谱的局域网流量预测被引量：4
- 2009年
- 基于非线性动力学理论,采用多重分形谱参数对局域网流量进行预测分析。首先,构造出实际局域网流量的多重分形谱并研究其谱参数的物理含义。然后,分析了多重分形谱参数与网络流量的关联关系。最后,采用多重分形谱对局域网流量进行了预测。研究结果显示,多重分形谱参数与网络流量的变化存在一定的关联性,采用多重分形谱可在一定程度上对网络流量的变化趋势进行预测,并且流量的波动量越大,预测的结果越准确,可预测的时间越长。
- 刘雁慕德俊张家忠
- 关键词：局域网流量多重分形谱
- 基于时滞惯性流形的二维平面壁板非线性气动弹性分析被引量：5
- 2012年
- 采用平板的Von Karman几何大变形理论以及气动力的一阶活塞理论,详细研究了二维平面壁板的非线性气动弹性现象,推导出系统的非线性偏微分控制方程。运用基于时滞惯性流形的非线性Galerkin方法求解方程,将高阶屈曲模态用低阶模态来表示并引入时间滞后,既保留计算精度又大幅度地节约计算时间。分别以无量纲动压和无量纲压缩内力为分岔参数,详细数值分析了其中的气动弹性行为,无量纲幅值为响应给出了分岔图,发现系统存在阵发性通往混沌的途径,及混沌区域周期窗口和自相似的特征。通过对系统的相图、位移的FFT频谱以及Lyapunov指数的分析,发现系统的动力学行为存在稳定、屈曲、谐调和非谐调运动四种典型类型,而非谐调运动又表现出倍周期运动、准周期运动和混沌运动等丰富的非线性响应,研究结果为识别和进一步控制此类非线性气动弹性现象提供了理论依据。
- 梅冠华张家忠席光
- 关键词：时滞惯性流形气动弹性非线性动力学动力屈曲
- 时滞惯性流形在三维壁板颤振数值分析中的应用被引量：2
- 2011年
- 应用时滞惯性流形(IMD)对三维壁板颤振问题进行了数值分析.采用von Karman几何大变形理论和一阶活塞理论分别描述平板变形和气动力,由此给出了系统的非线性偏微分控制方程;采用基于IMD的非线性Galerkin方法,将控制方程的解投影到由其线性算子的特征函数所张成的完备空间内,并截取有限阶模态来逼近真实解,从而将原无穷维动力系统近似为有限维动力系统;根据IMD思想,构造了反映高、低阶模态关系的时滞表达式,使得在数值模拟过程中无需通过复杂数值积分即可直接获取高阶位移分量,从而降低了系统维数,缩减了计算量;对系统的平面稳定、屈曲失稳、极限环振动和非简谐周期振动进行了详细分析,求取了平面稳定区域边界.与传统Galerkin方法(TGM)的比较表明,IMD能够达到TGM的计算精度,并使计算时间缩减了7%~11%,说明IMD具有高效、省时的特性,可广泛应用于多自由度耗散型动力系统的求解.
- 梅冠华张家忠
- 关键词：时滞惯性流形非线性GALERKIN方法壁板颤振
