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非线性动力学学报 2001年第3期8卷 221-231页

作者：许海波李伟等中国工程物理研究院研究生部，北京100088

通过计算相空间各混沌轨道的有限时间李雅普诺夫指数，得到有限时间收敛的区域。利用混沌轨道的有限时间收敛性，将常数周期脉冲方法，应用于控制哈密顿系统的混沌运动，给出了确定脉冲强度及周期不动点的方法，讨论了受控周期轨道的抗... 详细信息

通过计算相空间各混沌轨道的有限时间李雅普诺夫指数，得到有限时间收敛的区域。利用混沌轨道的有限时间收敛性，将常数周期脉冲方法，应用于控制哈密顿系统的混沌运动，给出了确定脉冲强度及周期不动点的方法，讨论了受控周期轨道的抗噪声能力。

关键词：混沌控制有限时间李雅普诺夫指数标准映射哈密顿系统常数周期脉冲相空间脉冲强度

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基于拉格朗日方法的非定常空化流动研究

工程力学 2015年第9期32卷 222-228页

作者：赵宇王国玉黄彪吴钦王复峰北京理工大学机械与车辆学院北京100081

采用基于拉格朗日体系的有限时间李雅普诺夫指数、拉格朗日拟序结构和粒子追踪方法对绕水翼典型非定常云状空化流场进行研究。采用计算流体动力学方法获得空化流场数据数值,湍流模型采用经典大涡模拟方法,空化相变过程采用基于相间质量... 详细信息

采用基于拉格朗日体系的有限时间李雅普诺夫指数、拉格朗日拟序结构和粒子追踪方法对绕水翼典型非定常云状空化流场进行研究。采用计算流体动力学方法获得空化流场数据数值,湍流模型采用经典大涡模拟方法,空化相变过程采用基于相间质量传输的Zwart模型进行处理。根据有限时间李雅普诺夫指数分布在空化核心区域定义了前缘拟序结构和尾缘拟序结构。在不同的空化发展阶段,两种拟序结构相互作用并呈现不同的分布规律,揭示不同空化发展阶段的典型流场结构。

关键词：空化非定常有限时间李雅普诺夫指数拉格朗日拟序结构粒子追踪

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矢量场拓扑分析及其在可视化中的应用

系统仿真学报 2015年第10期27卷 2352-2358 2364,2364页

作者：李超吴玲达赵彬装备学院北京101416 中国洛阳电子装备试验中心洛阳471000

矢量场拓扑分析是矢量场特征可视化的重要手段,通过提取矢量场的拓扑结构作为矢量场特征,帮助用户筛选重要数据,降低可视化的遮挡和视觉混乱问题,是流场可视化领域的前沿研究。介绍了矢量场拓扑分析涉及的数学基础,总结了不同类型矢量... 详细信息

矢量场拓扑分析是矢量场特征可视化的重要手段,通过提取矢量场的拓扑结构作为矢量场特征,帮助用户筛选重要数据,降低可视化的遮挡和视觉混乱问题,是流场可视化领域的前沿研究。介绍了矢量场拓扑分析涉及的数学基础,总结了不同类型矢量场拓扑分析的方法和成果,比较了其优缺点,构建了矢量场拓扑分析的知识体系。拓展了拓扑分析在矢量场可视化中的应用和意义,展示了矢量场拓扑分析与其他可视化手段结合的应用前景。

关键词：矢量场拓扑分析临界点分界线有限时间李雅普诺夫指数拉格朗日拟序结构

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水下航行体边界层转捩流动结构实验研究

实验流体力学 2024年第2期38卷 14-22页

作者：刘瑶瑶潘翀郭辉刘建华北京航空航天大学流体力学教育部重点实验室北京100191 北京航空航天大学宁波创新研究院先进飞行器与空天动力创新研究中心宁波315800 中国船舶重工集团公司第七〇二研究所船舶振动噪声重点实验室无锡214082

采用激光诱导荧光(Laser Induced Fluorescence,LIF)和粒子图像测速(Particle Image Velocimetry,PIV)技术,对自由湍流条件下SUBOFF模型转捩边界层中的流动结构进行精细测量。实验在北京航空航天大学大型低速回流水洞中进行,SUBOFF模型... 详细信息

采用激光诱导荧光(Laser Induced Fluorescence,LIF)和粒子图像测速(Particle Image Velocimetry,PIV)技术,对自由湍流条件下SUBOFF模型转捩边界层中的流动结构进行精细测量。实验在北京航空航天大学大型低速回流水洞中进行,SUBOFF模型长度为1.436 m,基于模型长度和来流速度的实验雷诺数为3.35×10^(5)。采用流动显示灰度场和有限时间李雅普诺夫指数(Finite-Time Lyapunov Exponents,FTLEs)对转捩边界层中的涡结构进行识别,并对转捩过程中发卡涡、二次涡等典型拟序结构的生成演化过程进行分析。采用两点相关方法提取转捩区拟序结构,同时采用椭圆拟合方法计算相干结构倾角,计算结果表明,结构倾角沿法向先增大后减小,在边界层附近达到最大值。为深入研究转捩流动结构特性,发展了基于流动显示的湍流/非湍流界面(T/NT)识别方法,并对界面几何特性进行了研究。研究结果表明,在转捩过程中,界面的法向高度和分形维数沿程增长。

关键词：边界层转捩流动显示有限时间李雅普诺夫指数湍流/非湍流界面

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射流泵混合能力的FTLE评价方法

排灌机械工程学报 2022年第6期40卷 556-562页

作者：赵凯程怀玉龙新平季斌赖旭水资源与水电工程科学国家重点实验室(武汉大学) 湖北武汉430072 水射流理论与新技术湖北省重点实验室湖北武汉430072

为研究射流泵混合能力空间分布特征及其影响因素,运用有限时间李雅普诺夫指数(FTLE)对射流泵混合能力进行了评价和分析.首先通过数值模拟得到了计算域上时间和空间离散的速度矢量场;然后使用粒子追踪技术以及虚拟邻近节点FTLE求解方法,... 详细信息

为研究射流泵混合能力空间分布特征及其影响因素,运用有限时间李雅普诺夫指数(FTLE)对射流泵混合能力进行了评价和分析.首先通过数值模拟得到了计算域上时间和空间离散的速度矢量场;然后使用粒子追踪技术以及虚拟邻近节点FTLE求解方法,完成了FTLE求解程序开发;最后基于FTLE场深入分析了一典型射流泵的混合能力.分析结果表明:稳定运行中的射流泵混合能力维持相对稳定,基本不随时间变化;射流泵沿轴向的平均混合能力先随着剪切层高混合能力区域的扩散而增强,然后随着总体混合能力的衰减而减弱;在流量比越大的运行工况,射流泵虽然能提前进入具有较强混合能力的状态,但持续高强度混合能力的流域长度变短.综合考虑混合能力的强度以及高强度混合能力流域的长度能够更准确地评价射流泵的混合能力.

关键词：射流泵混合能力有限时间李雅普诺夫指数粒子追踪程序设计空间分布特征

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莱州湾潮流场拉格朗日拟序结构研究

水动力学研究与进展（A辑） 2021年第1期36卷 95-101页

作者：张燕伟冯依蕾冯存岸王子文张学庆中国海洋大学环境科学与工程学院青岛266100 海洋环境与生态教育部重点实验室青岛266100

海洋流体中的拉格朗日拟序结构可用来描述海洋中的流动、物质输运和混合特征。该文在莱州湾水动力模拟的基础上,计算了莱州湾的拉格朗日拟序结构。在莱州湾,潮驱动的拉格朗日拟序结构相对稳定,对积分时间和初始时刻不敏感。通过前向和... 详细信息

海洋流体中的拉格朗日拟序结构可用来描述海洋中的流动、物质输运和混合特征。该文在莱州湾水动力模拟的基础上,计算了莱州湾的拉格朗日拟序结构。在莱州湾,潮驱动的拉格朗日拟序结构相对稳定,对积分时间和初始时刻不敏感。通过前向和后向拉格朗日拟序结构的联合分析,黄河口附近存在南北向的输运通道,受地形的影响,莱州湾湾口西部和莱州浅滩附近存在明显的输运屏障;拉格朗日拟序结构也揭示了湾内的涡旋结构和物质扩散能力弱的特点。研究结果表明拉格朗日拟序结构是解释复杂流动现象的强有力工具,对研究近海的物质输运规律具有重要的意义。

关键词：有限时间李雅普诺夫指数莱州湾物质输运拉格朗日拟序结构

副螺棱周期性扰动对单螺杆挤出机流体混沌混合的影响

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应用力学学报 2019年第1期36卷 60-66,253页

作者：刘俭朱向哲辽宁石油化工大学机械工程学院抚顺113001

从拉格朗日拟序结构的新视角,对扰动副棱单螺杆挤出机螺槽展开结构混沌流场的流体输运机理进行研究。采用有限元法,利用网格叠加技术,计算了扰动副棱单螺杆挤出机螺槽展开结构流体的二维流场分布,采用4阶Runge-Kutta法追踪了挤出机内流... 详细信息

从拉格朗日拟序结构的新视角,对扰动副棱单螺杆挤出机螺槽展开结构混沌流场的流体输运机理进行研究。采用有限元法,利用网格叠加技术,计算了扰动副棱单螺杆挤出机螺槽展开结构流体的二维流场分布,采用4阶Runge-Kutta法追踪了挤出机内流体粒子的演变过程,并与可视化实验结果进行了比较,验证了数值模拟的可靠性。在此基础上,利用有限时间李雅普诺夫指数(FTLE)、拉格朗日拟序结构(LCS)、Poincaré截面等研究了扰动副棱单螺杆挤出机内流体的混沌混合特性;分析了副螺棱宽度和高度等参数对混沌流场流型结构的影响。研究结果表明:带副螺棱的单螺杆挤出机流场中同宿点引发了混沌混合;副螺棱的高度是控制混沌流场的重要参数之一,增加副螺棱高度可以在一定程度上增大"扭结"的作用尺度,增加流体的拉伸和折叠作用,减小规则区的面积,有效提高设备的混合效率。

关键词：扰动副棱单螺杆挤出机混沌混合有限时间李雅普诺夫指数拉格朗日拟序结构 Poincaré截面

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转子相位角对密炼机内流体输运机理的影响

塑料 2018年第6期47卷 29-33,47页

作者：李天照高鹤朱向哲辽宁石油化工大学机械工程学院辽宁抚顺113001

剪切型异向旋转双转子密炼机广泛应用于高聚物的混合加工过程中。从动力学角度出发,采用拉格朗日拟序结构(LCS)和有限时间李雅普诺夫指数(FTLE),分析了转子不同初始相位角对密炼机可视化流形几何结构动力学特性的影响,得出了异向旋转双... 详细信息

剪切型异向旋转双转子密炼机广泛应用于高聚物的混合加工过程中。从动力学角度出发,采用拉格朗日拟序结构(LCS)和有限时间李雅普诺夫指数(FTLE),分析了转子不同初始相位角对密炼机可视化流形几何结构动力学特性的影响,得出了异向旋转双转子密炼机内流体输运机理。同时,结合粒子追踪技术,研究了非定常流场下LCS对粒子分布规律的影响。结果表明,不同初始相位角影响了异向旋转双转子密炼机流场LCS的结构稳定性,改变了流域内物质输运特性,流体粒子的运动规律证明了LCS作为流域内的准边界特性。

关键词：高聚物异向旋转密炼机混沌流形拉格朗日拟序结构有限时间李雅普诺夫指数

用常数周期脉冲方法控制耦合标准映象的混沌(英文)

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计算物理 2003年第1期20卷 31-36页

作者：许海波王光瑞陈式刚北京应用物理与计算数学研究所北京100088

将用常数周期脉冲方法控制保守系统的混沌运动的方法 ,用于控制高维系统耦合标准映象的混沌运动 ,计算了系统参数K =0 8和耦合常数 β =0 0 4的有限时间李雅普诺夫指数 ,考察了不同系统参数和耦合常数下的有限时间李雅普诺夫指数随迭... 详细信息

将用常数周期脉冲方法控制保守系统的混沌运动的方法 ,用于控制高维系统耦合标准映象的混沌运动 ,计算了系统参数K =0 8和耦合常数 β =0 0 4的有限时间李雅普诺夫指数 ,考察了不同系统参数和耦合常数下的有限时间李雅普诺夫指数随迭代次数的的演化规律 .从各次迭代的有限时间收敛区选择满足期望动力学特征的轨道片段 ,施加适当的脉冲强度 ,找出其对应的周期不动点 ,从而得到期望的周期轨道 .

关键词：常数周期脉冲方法耦合标准映象有限时间李雅普诺夫指数混沌控制加性噪声保守系统

平行三螺杆挤出机聚合物混沌混合的拉格朗日拟序结构分析

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工程塑料应用 2019年第3期47卷 65-71页

作者：郭大闯朱向哲滕健李云鹏辽宁石油化工大学机械工程学院辽宁抚顺113001

从拉格朗日拟序结构的新视角,对三螺杆挤出机二维流场的动力学特性进行有限元分析。采用4阶Runge-Kutta法计算粒子的运动轨迹,验证了时间步长对计算结果精确度的影响。利用有限时间李雅普诺夫指数(FTLE),Poincaré截面和粒子可视化技术... 详细信息

从拉格朗日拟序结构的新视角,对三螺杆挤出机二维流场的动力学特性进行有限元分析。采用4阶Runge-Kutta法计算粒子的运动轨迹,验证了时间步长对计算结果精确度的影响。利用有限时间李雅普诺夫指数(FTLE),Poincaré截面和粒子可视化技术分析了三螺杆挤出机流场的混沌混合机理。结果表明,拉伸和折叠作用促进了流体粒子的物质交换。由于在啮合区存在双曲不动点,混合效率较高,啮合区是流场混沌混合的主要区域;在紧靠螺杆壁区域,物质线的闭合导致流体输运受阻,近螺杆区混合效果较差。通过与双螺杆挤出机进行拉格朗日拟序结构(LCS)结构的比较发现,由于啮合区的增加,强化了挤出机流场的混沌混合;通过对数拉伸值的比较,三螺杆挤出机的混合能力优于双螺杆挤出机。

关键词：拉格朗日拟序结构三螺杆挤出机混沌混合有限时间李雅普诺夫指数 Poincaré截面