【摘要】：動邊界問題在自然界和工程應(yīng)用中廣泛存在,典型的例子有昆蟲的飛行和圓柱流動控制。昆蟲由于其驚人的飛行技能而引起了人們很大的興趣,雖然已經(jīng)對撲翼運(yùn)動進(jìn)行了大量的研究,但是卻很少有人關(guān)注非對稱性運(yùn)動對它的影響。而事實(shí)上在真實(shí)的昆蟲飛行過程中,不對稱性有著不可忽視的作用。所以,本文利用不可壓縮流中的基于速度修正的浸入邊界法對非對稱運(yùn)動撲翼的動力性能進(jìn)行了數(shù)值研究,分別分析了下行時間率、旋轉(zhuǎn)的時間以及旋轉(zhuǎn)與平移運(yùn)動之間的相位差的影響。此外,利用該方法本文還研究了彈性絲線對圓柱的流動控制。圓柱是固定的或者彈性支撐的,而絲線則附著在圓柱后緣處,其前端固定、后端自由擺動。通過改變絲線的彈性系數(shù)和長度系統(tǒng)地研究了其對圓柱流動控制的影響,并且發(fā)現(xiàn)絲線能夠有效地抑制固定圓柱的升力波動和渦脫落以及彈性支撐圓柱的渦激振蕩。同時,在不可壓縮流浸入邊界法的基礎(chǔ)上,本文還提出了一種可用于可壓縮粘流的強(qiáng)制邊界條件的浸入邊界法。在不可壓縮流中,只需要滿足無滑移速度邊界條件,而可壓縮流的浸入邊界對速度、溫度、密度以及壓強(qiáng)都有很大的影響,所以不可壓縮流中的浸入邊界法就不能直接應(yīng)用于可壓縮流中。為了克服這一困難,本文先將無滑移速度條件轉(zhuǎn)化為動量條件修正動量場,再利用連續(xù)方程以及修正后的動量修正密度場,有了修正后的動量和密度就能得到修正后的速度。接著利用給定的溫度條件修正溫度場,最后將修正后的密度和溫度代入狀態(tài)方程就修正了壓強(qiáng)場。通過這樣的方法,成功地利用邊界條件對所有的流動變量進(jìn)行了修正。為了驗證該方法,本文進(jìn)行了不同雷諾數(shù)、馬赫數(shù)以及攻角下的圓柱繞流、NACA0012翼型繞流以及交錯雙翼布局結(jié)構(gòu)的層流繞流等數(shù)值模擬,并且得到了與參考文獻(xiàn)十分吻合的結(jié)果。
【圖文】：

IBM）作為一種能有效模擬具有復(fù)雜邊界流場的數(shù)值方法題等方面都取得了很大的成功，并且其模擬結(jié)果與實(shí)驗數(shù)是相當(dāng)吻合的。因此，浸入邊界法已經(jīng)成為目前計算流體浸入邊界法的基本思想和傳統(tǒng)的浸入邊界法的原理。同時一種基于速度修正的浸入邊界法[13]，該方法有效地解決了的原理般包含兩套相互獨(dú)立的網(wǎng)格，在整個流場使用固定的直角來表示。物體放入固定網(wǎng)格的流場后，通過物體對流體的進(jìn)而對物體附近的流場進(jìn)行特別的處理。，對于一個二維流動區(qū)域，在整個流場均使用直角坐標(biāo)網(wǎng)物體的變形或者邊界的運(yùn)動而改變，稱之為歐拉網(wǎng)格點(diǎn)。，并且這些點(diǎn)會隨著物體的變形或者邊界的運(yùn)動而改變，

浸入邊界法的算法研究及應(yīng)用的研究。這里考慮的是一個二維的懸停撲翼。為了分析每個參們選擇了不同的下行時間率、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的時間以及旋轉(zhuǎn)和平移作中，采用了一個長短軸比為 4:1 的橢圓來表示翼型。翼型的傾斜角的行程面內(nèi)進(jìn)行的，它包括了平移運(yùn)動和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。如圖平移距離以及旋轉(zhuǎn)角度，翼型的弦長為c ，與水平方向的傾斜
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V211.3

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本文編號：2561324