發(fā)布時間：2023-04-26 19:40

　　流固耦合現(xiàn)象廣泛存在于自然界和工程領(lǐng)域中,關(guān)于流固耦合問題的研究具有重要的學(xué)術(shù)意義和工程背景。本文采用浸入邊界-格子玻爾茲曼和非線性有限單元法相結(jié)合的方法,研究了單個或多個柔性體自主推進的三個典型的流固耦合問題。本文的主要工作及結(jié)論簡述如下:研究了二維柔性板在平直壁面附近的自主推進問題。結(jié)果表明,適當(dāng)?shù)陌迮c周圍流體的密度比(M)可以提高板的推進特性。對于相對較小的M,當(dāng)板靠近壁面時,側(cè)向力增強,輸入功增大;對于較大的M,當(dāng)平板靠近地面時,平板變形受到抑制,輸入功減小。通常情況下,板的拍動越靠近壁面,推進特性就越好。當(dāng)板足夠靠近壁面時(在臨界最小距離內(nèi)),效率達到最大值的平臺期。同時,對流場渦結(jié)構(gòu)和壓力場進行了分析。研究了三維柔性板后緣形狀對自主推進特性的影響。在本文研究中,板的尾緣是對稱的“V”字形,尾緣角度φ從30°(凹板)到150°(凸板)不等。在不同的彎曲剛度K下,確定了推進速度U和效率η隨φ的三種不同的變化趨勢。當(dāng)彎曲剛度很小、中等、較大時,方板、凸板和凹板分別獲得最優(yōu)的推進特性。通過流場渦結(jié)構(gòu)和速度場的分析表明,通常情況下推進性能越好的板向后射流越長,射流的傾斜角越小。很小和...

【文章頁數(shù)】：125 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 流固耦合的研究背景和意義
    1.2 流固耦合的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 活體觀測
        1.2.2 理論分析
        1.2.3 數(shù)值和實驗?zāi)M
    1.3 本文主要研究工作
第二章 控制方程和數(shù)值方法
    2.1 流體力學(xué)方程及數(shù)值方法
        2.1.1 流體力學(xué)方程
        2.1.2 格子玻爾茲曼方法簡介
    2.2 結(jié)構(gòu)運動方程及數(shù)值方法
        2.2.1 梁的運動方程
        2.2.2 薄板結(jié)構(gòu)的運動方程
        2.2.3 結(jié)構(gòu)運動方程的數(shù)值方法
    2.3 流固耦合的邊界條件及數(shù)值方法
        2.3.1 流固耦合的邊界條件
        2.3.2 流固耦合的數(shù)值方法
        2.3.3 流固耦合的程序流程
第三章 平直壁面效應(yīng)下二維柔性板的自主推進特性
    3.1 引言
    3.2 物理問題和數(shù)學(xué)描述
    3.3 計算描述和程序驗證
    3.4 計算結(jié)果和討論
        3.4.1 壁面作用下的推進特性
        3.4.2 板的非定常特性與變形
        3.4.3 渦結(jié)構(gòu)與壓力分布
    3.5 本章小結(jié)
第四章 不同尾緣形狀柔性板的自主推進特性
    4.1 引言
    4.2 物理問題和數(shù)學(xué)描述
    4.3 數(shù)值計算方法和程序驗證
    4.4 計算結(jié)果和討論
        4.4.1 板的推進特性
        4.4.2 流場分析
        4.4.3 板的變形與壓力場分析
        4.4.4 板的受力分析和推進特性的歸一化
        4.4.5 板的形狀對輸入功率的影響
    4.5 本章小結(jié)
第五章 多個并排柔性板自主推進的數(shù)值研究
    5.1 引言
    5.2 物理問題和數(shù)學(xué)描述
    5.3 計算描述和程序驗證
    5.4 計算結(jié)果和討論
        5.4.1 同相拍動
        5.4.2 反相拍動
    5.5 本章小結(jié)
第六章 工作總結(jié)和研究展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 主要創(chuàng)新點
    6.3 研究展望
參考文獻
攻讀博士學(xué)位期間的研究成果
致謝



本文編號：3802100