涉及流固耦合的復(fù)雜繞流是自然界和工程領(lǐng)域常見的現(xiàn)象,具有廣泛的基礎(chǔ)和應(yīng)用背景。本文采用格子玻爾茲曼方法、有限差分法、及浸入邊界法（反彈邊界法）相結(jié)合的方法,數(shù)值研究了三個(gè)典型的復(fù)雜繞流問(wèn)題。主要工作及研究成果如下:（1）研究了旋轉(zhuǎn)圓柱尾流中圓柱的繞流問(wèn)題。根據(jù)兩圓柱間隙中和下游圓柱尾流的流動(dòng)特征,發(fā)現(xiàn)了 extended-body（EB）、reversed reattachment（RR）、reattachment（RA）、detachment（DA）、及 co-shedding（CS）五類流動(dòng)模態(tài);在reversed reattachment模態(tài)中,上游圓柱逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致下游圓柱迎風(fēng)面的剪切層向上游延伸,附觸上游圓柱上表面的剪切層;基于（α,S/D）參數(shù)平面的模態(tài)相圖,獲得了間距比S/D漸增導(dǎo)致的模態(tài)轉(zhuǎn)變路徑。發(fā)現(xiàn)模態(tài)轉(zhuǎn)變路徑相似時(shí),升阻力系數(shù)和Strouhal數(shù)隨間距比S/D的變化特征也相似。低旋轉(zhuǎn)率α = 0.1～0.25時(shí),流動(dòng)模態(tài)及其轉(zhuǎn)變路徑與串置靜止雙圓柱情形相似;高旋轉(zhuǎn)率α = 2.0～3.0時(shí),流動(dòng)模態(tài)為RR和DA,與靜止雙圓柱情形完全不同。此外,當(dāng)α = 0～1.25... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．２插值反彈格式示意圖

［２／３６?ａ?＝?５－８??此外，當(dāng)ｇ?＝?１／２時(shí)，即為ｈａｌｆ－ｗａｙ反彈格式。??當(dāng)邊界為曲面時(shí)，以圓柱為例，如圖２．３所示以邊界附近的流體格點(diǎn)ｊ為例，??；ｆ?■??＊?＿６?２?ＳＴ??￥?￥—ｅ?■?ｎ?ｉｉ?ｉｉ??）Ｖ．．．．Ｔ??ｓｏｌｉｄ?ｎｏｄｅ??＼?ｋ??ｎ甲?＼％?１１?一ｎ??；ｒＭｌｌＶ??１?‘?ｔ—＾■一＾圓??！?．，？？？＇?！?ｑ＞ｌ／２??ｅ；?１?．?＇??／］??ｒ／?｜???Ｅｋ?ｋ?ｔｋ?ｉ?ｉ??圖２．３曲面邊界插值反彈格式的示意圖。黑色實(shí)心方塊（■）是圓柱內(nèi)的固體點(diǎn)，空心方塊（□）代??表流體中的格點(diǎn)，空心圓（〇）是邊界上的交點(diǎn)，灰色的實(shí)心方塊在與邊界附近的流體中，但不是格??點(diǎn)。黑色實(shí)心箭頭代表粒子與壁面作用的軌跡。??ｇ＜ｌ／２，／７（３＾，（?＋州＝?／５（ａ：ｄ，ｆ），未知的／５（２＾，＜）可通過(guò)二階插值構(gòu)造得出：??ｈ｛ｘｄ，ｔ）?－?ｑ（ｌ＋ｑ）ｆ５（ｘｊ，ｔ）?＋?（ｌ￣４ｑ２）ｆ５（ｘｅ，ｔ）－ｑ（ｌ－２ｑ）ｆｓ（ｘｆ，ｔ）＋３ｗ５（ｅ５－ｕｗ）?（２．２６）??３．壁面受力的計(jì)算??ＬＢＭ中計(jì)算壁面所受的作用力有兩種方法。１）基于反彈邊界的插值反彈法。在??２．所述的邊界條件處理過(guò)程中，對(duì)于固體格點(diǎn)％和指向流體的速度方向＾，固??體從流體中吸收粒子動(dòng)量為／？（〇：／，（＋＞？，沿著相反方向反彈回流體的粒子動(dòng)量為??由此可知

?牛??圖２．４分塊網(wǎng)格結(jié)構(gòu)示意圖，及粗細(xì)網(wǎng)格交接處的結(jié)構(gòu)。??圖２．４給出了?Ｍｕｌｔｉ－ｂｌｏｃｋ方法的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)和分塊交接面結(jié)構(gòu)示意圖。在不同尺寸??的網(wǎng)格上，粒子分布函數(shù)具有不同的松弛因子。因此，不同尺寸的網(wǎng)格之間傳遞粒子??分布函數(shù)時(shí)需要對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)換。分布函數(shù)在不同尺寸網(wǎng)格之間的關(guān)系的推導(dǎo)（Ｙｕ?＆??Ｓｈｙｙ，２００２）如下：首先定義相鄰塊間網(wǎng)格尺寸之比為：??ｍ?＝?Ｓｘｃ／８ｘｆ，?（２．３１）??－１３－??


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