由哈密顿原理导出Navier-Stokes方程

本文用分析力学中的哈密顿原理导出了Nav-ierStokes 方程,并给出了连续介质的拉格朗日方程.     

孤立波和同宿轨道

本文分析了孤立波与同宿轨道的关系,同时分析了冲击波与异宿轨道的关系。分析指出:非线性演化方程(偏微分方程)的孤立波解相当于该方程对应动力系统(常微分方程)的同宿轨道,这是动力系统联结同一鞍点的轨道;而非线性演化方程的冲击波解相当于该方程对应动力系统的异宿轨道.这是动力系统联结不同鞍点,或联结鞍点和结点,或联结鞍点和焦点的轨道;本文还用行波传播的观点分析了物理现象的波粒二重性,指出用同宿或异宿轨道与行波的关系,特别是利用 KdV—Burgers 方程鞍一焦异宿轨道来研究湍流运动是大有希望的.     

Hamilton's canonical equation and hamilton's principle for variable mass system

从理想完整约束变质量系统的拉格朗日方程出发,导出了这种系统的哈密顿正则方程．从理想约束系统动力学普遍方程出发,导出了理想约束变质量系统哈密顿原理．     

非线性动力系统线性模型数值计算的Taylor变换法

将非线性动力系统化为连续变化的线性系统,并导出任意自治或非自治非线性动力系统的瞬时线性化方程,该线性方程的连续变化描述了系统的全部复杂动力行为.进一步采用Taylor变换法求解系统的线性化方程,得到一种非线性动力系统数值计算的新方法,避免了指数矩阵展开的乘积运算.计算实例表明该方法在不增加计算机时的前提下,精度高于传统的Houbolt,Wilson-θ及Newmark-β等方法.计算了Duffing方程和van　Pol方程的混沌及周期特性.     

关于拉格朗日方程循环积分的讨论

作为《理论力学》课程的教学内容之一,教材中一般都给出了拉格朗日方程存在循环积分的充分条件.若拉格朗日函数中不显含某些广义坐标(称为循环坐标),则对于保守系统,对应于循环坐标的广义动量守恒.给出了非保守动力学系统的拉格朗日方程存在循环积分的条件,并用教材中常用的算例讨论了广义动量守恒的物理含义.结果表明用拉格朗日方程的循环积分比用动量定理和动量矩定理更容易找到系统的守恒量.     

含高阶余项的非线性动力系统数值计算法

建立了一种求解非线性动力系统高精度数值计算的新方法,重构了等价的非线性动力系统方程,该方程考虑了非线性函数的任意高阶项,并给出了该方程的Duhamel积分表达式,在时间步长内用Newton-Raphson法进行数值迭代求解,该方法能连续满足微分方程而不只是在离散的步长端点满足方程,从而打破了传统的Euler型有限差分法。计算实例表明,该方法计算精度高于传统的Runge-Kutta,Newmark-β和Wilson-θ等方法。     

Duffing振子强迫振动的混沌特性仿真分析

根据Ｄｕｆｆｉｎｇ振子强迫振动系统的数学模型，编制该动力系统的计算机仿真软件．通过对Ｄｕｆｆｉｎｇ方程实例仿真分析，探讨该类方程出现混沌的各参数之间的关系，可全面分析混沌动力系统特性．     

求大规模非线性随机动力系统概率密度函数解的子空间法

论文给出了一个求大规模非线性随机动力系统响应概率密度函数解的新方法,称之为子空间法.考察了此方法在求解大规模带位移项参数激励非线性随机动力系统响应概率密度函数的有效性.这里的概率密度函数解由Fokker-Planck-Kolmogorov(FPK)方程控制.该方法是基于将非线性随机动力系统状态变量空间分成两个子空间,然后在其中一个子空间上对FPK方程进行积分,采取一定措施后得到低维的FPK方程.该低维的FPK方程的维数可以人为确定,也可以取为二维,从而可以用现有的求解低维FPK方程的方法求得所需的概率密度函数解.文中给出了算例,用数值结果验证了子空间法的有效性.论文是采用作者曾提出的指数多项式闭合(EPC)法求解由子空间法降维的FPK方程.     

空间悬臂梁的动力学分析与迭代求解

本文从柔性体的真-伪混合坐标形式的拉格朗日方程出发,导出了空间双柔性连杆机械臂系统的真-伪混合坐标形式的动力学方程.由于采用伪坐标和矩阵运算,避免了繁冗的对方位参数的求导过程,使方程结构紧凑,便于建立递推形式,并且在选择不同参数描述整体刚性运动情况下,方程形式保持不变,因而具有一般性.     

多孔材料中声波的传播与演化

采用两相多孔介质的拉格朗日模型来描述一种理论流体充填的多孔弹性固体材料,其中孔隙度的变化满足一个附加的平衡方程。     

非线性动力系统的频率近似法

给出非线性动力系统周期振动的频率近似法，本法将描述动力系统的非线性微分方程，化为以相角为自变量，振动频率为未知函数的积分方程，将弹性恢复力表示为线性及非线性两部分，从而得到积分方程的近似解，即频率的近似表达式。     

外部激励Stuart-Landau模型的数值研究

将非线性常微分方程组周期解的求解看作一个边值问题 ,运用Newton迭代构造求解这组方程的数值方法。利用上述方法求得了激励Stuart Landau方程的周期解 ,研究了圆柱振动对圆柱后Karman涡街的抑制现象 ,和振动的频率锁定现象 ,证明了激励Stuart Landau方程描写钝体尾迹动力系统的有效性     

非惯性参考系中弹性薄板的动力学分析：参数激励与强迫激励联 …

本文研究了非惯性参考系中弹性薄板的大范围运动与大变形运动相互耦合时的非共振分岔，在建立了该动力系统运动控制方程的基础上，利用多尺度法得到了参数激励与强迫激励联合作用下辈在惯性参考系中弹性薄板非共振时的分岔响庆方程及其在反动和几何尺寸两个分岔参数影响下的空间分岔集，讨论了该动力系统的稳定性，并给出了它的非共振分岔响应曲线。     

约束力学系统引入待定乘子的两种方式

讨论约束力学系统中引入待定乘子两种不同的途径及其对应的物理意义.一种方式引入待定乘子是处理非独立坐标变更,乘子与约束反力相关;另一种方式是变分原理条件极值要求,乘子与系统的拉格朗日函数相关.对完整系统由两种途径导出的带乘子运动方程是相同的,但是对非完整系统则分别导出两种不同的运动方程:罗斯方程和维科(Vacco)方程.     

多体系统动力学的高斯拘束分析方法

为研究高斯拘束原理下多体系统的动力学分析问题,针对一类多体开环链状结构,运用高斯拘束方法建立了动力学方程,讨论了动力学方程的符号推导过程,并给出了封闭形式的动力学方程解析表达式.以刚性和柔性结构为例,比较分析了不同分析方法、不同自由度下符号推导多体结构动力学方程的运算时间.分析结果表明,高斯拘束方法与传统的拉格朗日方法相比,更适合于多体结构动力学方程的符号推导,且结构自由度越高,其运算优势越明显.高斯拘束方法为一种较好的多体系统动力学分析方法.     

强非线性动力系统的频率增量法

提出一类强非线性动力系统的暧时频率增量法,将描述动力系统的二阶常微分方程,化为以相位为自变量、瞬廛频率为未知函数的积分方程;用谐波平衡原理,将求解瞬时频率的积分问题,归结为求解以频率增量的Fourier系数为独立变量的线性代数方程组;给出了若干例子。     

多速度计测量的拉格朗日分析方法研究

拉格朗日分析方法已广泛应用于爆炸力学中的小隔板试验分析以及混凝土和紫铜等惰性材料的气体炮试验分析。然而,现有的拉格朗日分析方法在分析过程中需要进行多次积分,导致误差逐次增大。为了解决这个问题,提出多速度计测量的拉格朗日分析方法,该方法由粒子速度计算得到所研究的压力、相对比容及比内能等时程曲线。对比了现有的拉格朗日分析方法和多速度计测量的拉格朗日分析方法的计算精度,结果显示本文方法计算精度较高,是现有的拉格朗日分析方法在应用中的有效改进。     

迭代图胞映射方法的快速生成实现

在迭代图胞映射方法的框架下,基于摄动微分多项式的思想讨论了常微分方程的快速求解,将所得结果与迭代图胞映射方法有机结合,有效地解决了迭代图胞映射动力系统的快速生成问题,克服了微分方程动力系统生成迭代图胞映射系统过程中耗时较多、效率低下的不足,大大提高了计算效率。通过对典型非线性系统——杜芬方程的应用分析,证实了该方法的有...     

广义概率密度演化方程的再生核质点加密算法

采用一般质点近似和再生核质点近似表示系统响应量,给出了动力系统响应量的一般表达式。在此基础上,发展了一类求解广义概率密度演化方程的再生核质点加密算法,给出了详细求解步骤。以单自由度系统为例,从响应概率密度的角度考察了再生核质点加密算法的精度。以多自由度框架结构为例,验证了再生核质点加密算法求取非线性随机动力系统响应概率密度的正确性。     

关于近似惯性流形及其数值方法的研究

本文简述了近年来在无穷维动力系统研究中一些数学理论的进展状况,主要目的是结合二维Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程讨论近似惯性流形及其数值方法的构造和意义．