流固耦合是自然界中常見的現(xiàn)象,如海里的海草植物隨海水擺動,空中飛翔的鳥群以及水里游動的魚群等等,為了探究其中的控制機理科學(xué)家做了很多研究包括實驗與數(shù)值模擬研究,本文利用浸入邊界法與計算機數(shù)值模擬的方法來探究柔性細絲的流固耦合現(xiàn)象。本文的物理模型為主動撲翼與被動彈性細絲,其中把細絲的頭端設(shè)置為只能在Y方向移動,在X方向則被固定,通過對撲翼與細絲設(shè)置不同的參數(shù)來探究細絲的質(zhì)量、細絲頭端與撲翼尾端的間距以及細絲的長度對系統(tǒng)的影響。通過數(shù)值模擬我們發(fā)現(xiàn),隨著細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）,細絲的阻力系數(shù)會隨著密度的增加而變大,且?guī)缀跏蔷�性的增加,這是由于細絲密度增加的同時細絲的慣性力也在增加,由于細絲的慣性力直接作用于流場上,因此流場的各種物理場也會隨著慣性力的改變而改變,在各種物理場中速度場決定了細絲與撲翼的阻力系數(shù)大小,且流場的速度與細絲的擺動速度的比值也決定了細絲的運動模式,在部分參數(shù)下細絲的運動模式由模式一及模式三,四轉(zhuǎn)化成模式二,這是因為流場速度與細絲擺動速度的比值改變導(dǎo)致細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,這說明在間距為... 

【文章來源】：南昌航空大學(xué)江西省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：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 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 魚鳥類動物集群式運動的實驗研究現(xiàn)狀
        1.2.2 魚鳥類動物集群式運動的數(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 流場控制方程
        2.3.2 邊界條件與動量方程離散（n-1→n）
        2.3.3 壓力修正方程
        2.3.4 生成計算網(wǎng)格
        2.3.5 程序流程圖
        2.3.6 程序的驗證
    2.4 本章小結(jié)
第3章 彈性細絲的密度對系統(tǒng)影響分析
    3.1 引言
    3.2 物理模型與數(shù)值方法
    3.3 計算結(jié)果與分析
        3.3.1 四種運動模式
        3.3.2 細絲密度變化對撲翼的影響
        3.3.3 細絲密度變化對細絲的影響
        3.3.4 對魚鳥類動物集群運動機理的揭示及對仿生機器的啟示
    3.4 本章小結(jié)
第4章 彈性細絲的長度對系統(tǒng)的影響分析
    4.1 引言
    4.2 物理模型與數(shù)值方法
    4.3 計算結(jié)果與分析
        4.3.1 細絲長度變化對撲翼的影響
        4.3.2 細絲長度變化對細絲的影響
        4.3.3 對魚鳥類動物集群運動機理的揭示及對仿生機器的啟示
    4.4 本章小結(jié)
第5章 細絲與撲翼之間的間距對系統(tǒng)的影響
    5.1 引言
    5.2 物理模型與數(shù)值方法
    5.3 計算結(jié)果分析
        5.3.1 間距變化對撲翼的影響
        5.3.2 間距變化對細絲的影響
        5.3.3 對魚鳥類動物集群運動機理的揭示及對仿生機器的啟示
    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
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】：
期刊論文
[1]“槽道效應(yīng)”在魚群游動中的節(jié)能機制研究[J]. 王亮,吳錘結(jié).  力學(xué)學(xué)報. 2011(01)

碩士論文
[1]魚群和鳥群遷徙運動中的流體力學(xué)機理研究[D]. 林星箭.南昌航空大學(xué) 2017



本文編號：2995194