流固耦合是自然界中常見(jiàn)的現(xiàn)象,如海里的海草植物隨海水?dāng)[動(dòng),空中飛翔的鳥(niǎo)群以及水里游動(dòng)的魚(yú)群等等,為了探究其中的控制機(jī)理科學(xué)家做了很多研究包括實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究,本文利用浸入邊界法與計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬的方法來(lái)探究柔性細(xì)絲的流固耦合現(xiàn)象。本文的物理模型為主動(dòng)撲翼與被動(dòng)彈性細(xì)絲,其中把細(xì)絲的頭端設(shè)置為只能在Y方向移動(dòng),在X方向則被固定,通過(guò)對(duì)撲翼與細(xì)絲設(shè)置不同的參數(shù)來(lái)探究細(xì)絲的質(zhì)量、細(xì)絲頭端與撲翼尾端的間距以及細(xì)絲的長(zhǎng)度對(duì)系統(tǒng)的影響。通過(guò)數(shù)值模擬我們發(fā)現(xiàn),隨著細(xì)絲的密度的增加也就是質(zhì)量的變大（在間距為2的情況下）,細(xì)絲的阻力系數(shù)會(huì)隨著密度的增加而變大,且?guī)缀跏蔷�性的增加,這是由于細(xì)絲密度增加的同時(shí)細(xì)絲的慣性力也在增加,由于細(xì)絲的慣性力直接作用于流場(chǎng)上,因此流場(chǎng)的各種物理場(chǎng)也會(huì)隨著慣性力的改變而改變,在各種物理場(chǎng)中速度場(chǎng)決定了細(xì)絲與撲翼的阻力系數(shù)大小,且流場(chǎng)的速度與細(xì)絲的擺動(dòng)速度的比值也決定了細(xì)絲的運(yùn)動(dòng)模式,在部分參數(shù)下細(xì)絲的運(yùn)動(dòng)模式由模式一及模式三,四轉(zhuǎn)化成模式二,這是因?yàn)榱鲌?chǎng)速度與細(xì)絲擺動(dòng)速度的比值改變導(dǎo)致細(xì)絲頭端與渦核相撞造成的。而撲翼的阻力系數(shù)幾乎不發(fā)生變化,只有微小的波動(dòng),這說(shuō)明在間距為... 

【文章來(lái)源】：南昌航空大學(xué)江西省

【文章頁(yè)數(shù)】：71 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 魚(yú)鳥(niǎo)類(lèi)動(dòng)物集群式運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 魚(yú)鳥(niǎo)類(lèi)動(dòng)物集群式運(yùn)動(dòng)的數(shù)值研究現(xiàn)狀
        1.2.3 浸入邊界方法的研究現(xiàn)狀
    1.3 本章小結(jié)
    1.4 論文提綱
第2章 數(shù)值方法與程序驗(yàn)證
    2.1 前言
    2.2 兩種浸入邊界方法
        2.2.1 直接力法
        2.2.2 連續(xù)力法
    2.3 數(shù)值求解N-S方程的有限體積方法
        2.3.1 流場(chǎng)控制方程
        2.3.2 邊界條件與動(dòng)量方程離散（n-1→n）
        2.3.3 壓力修正方程
        2.3.4 生成計(jì)算網(wǎng)格
        2.3.5 程序流程圖
        2.3.6 程序的驗(yàn)證
    2.4 本章小結(jié)
第3章 彈性細(xì)絲的密度對(duì)系統(tǒng)影響分析
    3.1 引言
    3.2 物理模型與數(shù)值方法
    3.3 計(jì)算結(jié)果與分析
        3.3.1 四種運(yùn)動(dòng)模式
        3.3.2 細(xì)絲密度變化對(duì)撲翼的影響
        3.3.3 細(xì)絲密度變化對(duì)細(xì)絲的影響
        3.3.4 對(duì)魚(yú)鳥(niǎo)類(lèi)動(dòng)物集群運(yùn)動(dòng)機(jī)理的揭示及對(duì)仿生機(jī)器的啟示
    3.4 本章小結(jié)
第4章 彈性細(xì)絲的長(zhǎng)度對(duì)系統(tǒng)的影響分析
    4.1 引言
    4.2 物理模型與數(shù)值方法
    4.3 計(jì)算結(jié)果與分析
        4.3.1 細(xì)絲長(zhǎng)度變化對(duì)撲翼的影響
        4.3.2 細(xì)絲長(zhǎng)度變化對(duì)細(xì)絲的影響
        4.3.3 對(duì)魚(yú)鳥(niǎo)類(lèi)動(dòng)物集群運(yùn)動(dòng)機(jī)理的揭示及對(duì)仿生機(jī)器的啟示
    4.4 本章小結(jié)
第5章 細(xì)絲與撲翼之間的間距對(duì)系統(tǒng)的影響
    5.1 引言
    5.2 物理模型與數(shù)值方法
    5.3 計(jì)算結(jié)果分析
        5.3.1 間距變化對(duì)撲翼的影響
        5.3.2 間距變化對(duì)細(xì)絲的影響
        5.3.3 對(duì)魚(yú)鳥(niǎo)類(lèi)動(dòng)物集群運(yùn)動(dòng)機(jī)理的揭示及對(duì)仿生機(jī)器的啟示
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)和展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間發(fā)表的論文和參加科研情況
    一、論文發(fā)表情況
    二、參加科研情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]“槽道效應(yīng)”在魚(yú)群游動(dòng)中的節(jié)能機(jī)制研究[J]. 王亮,吳錘結(jié).  力學(xué)學(xué)報(bào). 2011(01)

碩士論文
[1]魚(yú)群和鳥(niǎo)群遷徙運(yùn)動(dòng)中的流體力學(xué)機(jī)理研究[D]. 林星箭.南昌航空大學(xué) 2017



本文編號(hào)：2995194