饱和多孔热弹性体自由表面p波的反射

利用建立的饱和多孔介质中热弹性波的弥散方程,研究了平面p波在自由界面上的反射问题,获得反射系数的表达式。通过算例分析了饱和多孔弹性介质的热膨胀系数对p1波传播速度的影响,进而考虑界面透水与不透水两种工况,讨论了不同频率、入射角和表面排水条件对各反射波幅值的影响特性。结果表明:热物性参数对波的传播有一定的影响,频率、入射角和表面排水条件对两类压缩波、剪切波和热波的反射幅值的影响较大。     

伪谱法模拟各向异性/非均匀介质中弹性波的传播

数值模拟一直是研究弹性波在复杂介质中传播问题的有效手段之一。各向异性问题和非均匀问题日益引起关注。伪谱法是近年来发展较快、建立在弹性波动方程基础上的一种数值模拟方法。它的主要特征是将波动方程中的空间微分变换成频域中的乘法运算 ,从而只需要较少的空间格点就可以得到较高的计算精度。介绍了伪谱法及其稳定性条件 ;编制了一个适合于小型工作站或者PC机的模拟地震波在二维各向异性均匀 /非均匀介质中传播的数值模拟程序 ,模拟了各向异性 /非均匀介质中弹性波传播理论 ,分析了裂纹以及各向异性界面对波传播的影响     

单层平板吸波体界面反射模型的带宽理论研究

为了优化和指导吸波体设计,介绍了单层平板吸波体界面反射模型,推导了模型所揭示的吸波体内部能量流动关系。在此基础上,导出吸波体反射吸收带宽计算公式,由界面反射模型得出影响吸收带宽的因素,包括吸波层厚度、1/4波长厚度在峰值频率处的变化率、指定的反射波能量、前界面反射波能量及后界面反射波能量等。利用推导的能量关系及带宽公式,对3个同轴样品进行分析计算,结果表明计算值与实验值吻合较好,带宽公式推导正确。     

地面反射对雷达目标跟踪精度的影响

对传统固定波束裂开自动跟踪雷达,由雷达回波的地面反射导致的雷达目标跟踪误差已经计算出来。此篇论文中的分析和结果应用到均一照射抛物面反射器上,此反射器在3cm波长上波宽为1°。很明显,经典的传播理论充分地说明了地面反射误差。当地面反射系数大约为-0.4目标仰角接近0°时,理论和试验均表明跟踪误差为±10 ＇。在目标仰角5°时跟踪误差为±1＇,甚至在较大范围的仰角上,这将是控制当今精密雷达目标跟踪性能的最重要因素。一简单计算峰值误差公式已列出,其准确度可至仰角为0.5°时。放在反射点的反地面反射屏对跟踪给出了实质性改进。对所有可能的目标方位角,屏设计足够宽以避免任何源自目标影象的大量辐射,目标乃绕着屏的垂直边缘绕射。因此,大多情况下,屏是无效的。符号一览表λ=波长(3cm)△h=地面不规则垂直高度α=相对于雷达目标真实仰角β=俯视掠地角θ=参考天线极化图角f(θ)=天线极化图函数F=方程4左侧项T=常量,用以这次试验的天线为159.5ρ=地面反射系数h=接收天线超出地面的高度E=由地面反射引起的跟踪误差E_(max)=跟踪误差曲线的最大值B天线波宽P_T=天线接收总功率P_0=自由空间的接收功率φ=直射和反射线间总的相移差A_1和A_0=增益控制器中设置的最大和最小能量值H=目标超出地面的高度 R=雷达目标间距离S＇=雷达与目标影象间距离d=接收机与源之间水平距离K=2π/λα_R=雷达测到的表面仰角δ=雷达极化图的半波裂开角     

超声Lamb波与薄板中槽型缺陷相互作用的数值模拟

为探讨超声Lamb波在有缺陷薄板结构中的传播机制,在理论分析的基础上,运用有限元数值模拟方法,对薄板结构中Lamb波与槽型缺陷的相互作用规律进行研究。数值仿真结果显示:当对称激励源的驱动频率小于Lamb波A1模态的截止频率,板中只存在S0模态,由于槽型缺陷的存在破坏了薄板结构的几何对称性,将发生模态转换而产生A0模态;当改变槽型缺陷的宽度和深度,发现S0模态的反射比率η_S对槽型缺陷深度变化比较敏感,而A0模态的反射比率η_A对槽型缺陷宽度变化比较敏感,且Lamb波在缺陷处的模态转换比率与激发频率呈现单调增加关系。     

惰性填料对SiCf/Si-O-C陶瓷材料的性能影响

以聚硅氧烷为先驱体,采用先驱体转化法制备了SiCf/S i-O-C陶瓷复合材料.研究了惰性填料(SiC、SiO2及SiO2空心微珠)对材料的力学性能及热性能的影响.微观结构的分析表明,填料引起的界面结构与密度的变化是影响SiCf /Si-O-C复合材料性能的主要原因.     

基于背衬影响的水下声隐身夹芯复合材料结构设计

在考虑背衬影响的前提下,建立了3种典型水下声隐身夹芯复合材料的结构模型;从水声波动方程出发,推导了3种模型的传递矩阵、声反射系数和吸声系数,并通过试验验证了传递矩阵法的有效性;考虑吸声层厚度、密度、损耗因子、水层厚度等对声隐身性能的影响,应用数值方法对水下夹芯复合材料声隐身结构形式进行了设计,分析了各层材料参数对隐身结构反射系数和吸声系数的影响规律;在吸声层中附加了一层复合材料,有效地抑制了隐身结构的谐振峰,并研究了附加层的匹配位置,使隐身结构在不改变吸声层厚度的情况下获得了更好的声学性能.     

黏弹性基底上阻尼碳纳米管的动力学特性

采用欧拉梁模型建立了有阻尼碳纳米管在黏弹性基底上的动力学问题分析模型。通过引入非局部理论、广义Maxwell黏弹性模型、速度相依的外阻尼模型及黏弹性基底模型推导出碳纳米管动力学分析的欧拉梁振动控制方程。在Kelvin-Voigt黏弹性模型基础上,分别给出无基底和全基底支撑时碳纳米管固有频率的一般解析表达式,并分析讨论全基底时的多种典型情况。然后利用传递函数方法求解出一般边界条件下振动控制方程的封闭解。以某单壁碳纳米管为例,得到不同边界条件下该单壁碳纳米管的前四阶固有频率,并分析了碳纳米管非局部参数、黏弹性参数、基底刚度及长度等影响因素对固有频率和阻尼因子的影响情况。结果表明,文中所建的动力学分析模型及计算方法对解决碳纳米管在黏弹性基底上的动力学问题准确有效。     

高精度液压系统压力波传递速度在线测量试验

管内流体压力波传递速度是分析研究液压系统稳定性和动态品质的基础物理参数。从传输管路波动方程出发,推导三传感器测量原理,引入Foster等价剪切系数模型,对液压管路中各种影响因子进行高精度估计,采用Newton-Raphson迭代法减小数据处理误差,精确计算压力波传递速度。基于理论推导,搭建液压管路压力波传递速度在线测量试验平台,用MATLAB软件编程,实现了液压系统多种工况下压力波传递速度的精准测量与计算。试验结果表明：系统在典型的工作压力20 bar、50 bar、75 bar和100 bar下,压力波传递速度大约分别为1 320 m/s、1 338 m/s、1 363 m/s、1 380 m/s,所测结果在置信水平为95%的波速区间内误差在±1%范围内;管路压力波传递速度大小随工作压力的升高而增大,并依据试验结果给出了二者之间的函数关系;精确计算压力波传递速度需考虑管路材料对系统柔性的影响。试验和分析结果对液压系统管路压力波传递速度在线测量和预估具有重要指导意义和参考价值。     

考虑黏弹性材料随机性的被动约束层阻尼梁动力学分析

采用传递函数方法研究了阻尼层黏弹性材料随机性对被动约束层阻尼(PCLD)梁动力学特性的影响。由Hamilton原理建立了PCLD梁六阶运动微分方程,通过引入状态向量,建立了系统的状态空间方程,利用传递函数方法得到了梁的固有频率和损耗因子。以黏弹性材料分数导数模型中的参数作为基本的随机变量,并假设其服从正态分布,使用Monte Carlo直接抽样法考察了材料模型参数的随机性对结构固有频率和模态损耗因子的影响。计算结果表明黏弹性材料参数的随机性对梁动力学特性的变异系数影响较大,模态损耗因子的变异系数最大值是材料参数变异系数的4.5倍。     

考虑扩散效应圆形隧洞热弹性耦合动力响应研究

利用S-H热弹性扩散的基本理论,研究了无限弹性介质中圆形隧洞表面受随时间变化的热冲击的动力响应问题.采用直接求解方法以避免势函数的引入,利用Laplace变换技术,求解热、力、化学耦合控制方程,获得了弹性介质中温度梯度、位移、应力和化学势的积分形式解.最后,利用Laplace逆变换得到数值结果,分析了热、力、化学耦合条件下弹性介质中温度梯度、应力、位移和化学势响应的分布规律.     

T型分支坑道对油气爆炸传播特性的影响

为研究T型分支坑道对油气爆炸传播特性的影响,通过对比实验,测定了相同初始条件下T型分支坑道和直坑道中油气混合物爆炸的火焰传播速度和爆炸波超压值。利用高速摄影仪,记录了火焰传播至T型分支坑道时的火焰阵面变化情况,并对T型分支坑道中油气混合物爆炸的传播情况进行了理论分析。结果表明：T型分支坑道对油气混合物爆炸的影响可以视为面积突扩和障碍物扰动双重作用的影响;火焰经过支坑道时,火焰阵面发生扭曲并产生皱褶,表面积增大导致火焰传播速度增大;T型分支坑道处,大量反射波和绕射波进入波后反应区,加强了气流湍流强度,并推动已燃气体回传,迅速提高了燃烧反应速度和能量释放率,起到了增大火焰传播速度和爆炸波超压值的作用。     

基于FDTD方法的电波在等离子体中传输特性研究

根据时域有限差分法(Finite Difference Time Domain, FDTD)的基本原理,本文首先分析了等离子体的物理场特性及数值计算,然后介绍了飞行器再入时等离子鞘的形成以及等离子体相对介电常数对波的衰减,最后通过三维FDTD和二维FDTD模拟了电磁波在等离子体中的传播情况,证明了FDTD方法是解决电磁波在复杂媒质中传播的一种有效方法,并探究了飞行器再入段黑障区通信的理论和方法。     

激波对密度间断层干扰及界面效应的数值模拟

运动激波在密度间断层传播时 ,引起密度分界面的变形 ,相应激波形状发生改变。以高密度层为例 ,采用TVD格式模拟这一过程 ,并与半解析解比较分析 ,初步讨论了激波对高密度层干扰作用引起高密度层的上扬和高密度层内激波与壁面的反射现象     

舰船操纵运动时高频波浪力的算例

提出六自由度舰船波浪中操纵性计算方法 ,应用切片理论STF法及二维Frank源汇分布法研究了舰船在波浪中操纵运动时高频波浪力的计算 ,并编制程序 ,数值计算了在波浪中摇荡的一矩形剖面和某舰船的高频波浪力、附加质量 ,方形切片计算结果与已有试验吻合较好     

Shock wave mitigation using zig-zag structures and cylindrical obstructions

The present study focuses on the mitigation of shock wave using novel geometric passages in the flow field. The strategy is to produce multiple shock reflections and diffractions in the passage with minimum flow obstruction, which in turn is expected to reduce the shock wave strength at the target location. In the present study the interaction of a plane shock front (generated from a shock tube) with various geometric designs such as, 1) zig-zag geometric passage, 2) staggered cylindrical obstructions and 3) zig-zag passage with cylindrical obstructions have been investigated using computational technique. It is seen from the numerical simulation that, among the various designs, the maximum shock attenuation is produced by the zig-zag passage with cylindrical obstructions which is then followed by zig-zag passage and staggered cylindrical obstructions. A comprehensive investigation on the shock wave reflection and diffraction phenomena happening in the proposed complex passages have also been carried out. In the new zig-zag design, the initial shock wave undergoes shock wave reflection and diffraction process which swaps alternatively as the shock front moves from one turn to the other turn. This cyclic shock reflection and diffraction process helps in diffusing the shock wave energy with practically no obstruction to the flow field. It is found that by combining the shock attenuation ability of zig-zag passage (using shock reflection and diffraction) with the shock attenuation ability of cylindrical blocks (by flow obstruction), a drastic attenuation in shock strength can be achieved with moderate level of flow blocking.     

有限水深Kelvin源格林函数的传播特性及其应用

为探究有限水深环境下自由面兴波在远场的传播特性,应用线性水动力学的基本理论,从有限水深Kelvin源格林函数的积分表达式中提取相函数,采用同相分析法求得亚临界和超临界速度区下远场传播波系的等相线。结果表明,水深傅汝德数Fh1时远场传播波包括横波和散波两个波系,F_h1时远场波系仅由散波构成,点源兴波的影响范围可由Kelvin角的大小确定,当F_h趋近于1时Kelvin角迅速增大至90°。依据船型要素、两船相对位置和池壁几何参数,并计及船模的定常兴波经池壁反射作用后对自身和另一船模的干扰,提出了有限水深条件下并行航行两船模池壁效应的判别方法,并结合实例检查分析了某试验工况下的池壁效应。     

时域TEM喇叭天线的分析和设计

TEM喇叭是一种超宽带天线,但迄今为止大都是利用频域的概念来研究的。本节从波模理论出发,提出喇叭的开口阻抗不能看作真空波阻抗,它与喇叭尺寸、张角有关;由于冲激脉冲有时序性,反射只与局部结构有关。介绍了实际制作的TEM喇叭天线,并给出了实验结果,表明它具有良好的阻抗匹配特性和波形保真性,对时域天线的研究具有很好的理论和实用价值。     

轴向应力波作用下的圆柱壳弹塑性后屈曲

为揭示柱壳屈曲变形的发展机理及屈曲波与弹塑性应力波耦合传播间的关系,运用非线性显示动力学有限元分析方法对承受轴向高速冲击载荷作用下柱壳的弹塑性后屈曲过程进行了研究。分析结果表明:对于柱壳在轴向高速冲击下的弹塑性轴对称动力屈曲,主要屈曲变形发生在柱壳的两端,屈曲变形的产生及发展与应力波在壳中的传播过程密切相关;塑性应力波在整个屈曲过程中起了绝对支配的作用;屈曲波的产生及发展,都与塑性波的传播及反射有关;弹性应力波由于在整个屈曲过程中持续的时间极短,处于次要的地位。