【摘要】：自由剛體的流固耦合問題是計算流體動力學領(lǐng)域的熱點問題,也是實際工程應用中的常見問題。為了利用基于迭代外力的浸沒邊界-格子Boltzmann(immersed boundary-lattice Boltzmann,IB-LB)耦合格式計算自由剛體的流固耦合問題,首先在原控制方程中添加自由剛體的運動方程組,然后利用IB-LB耦合格式離散并數(shù)值求解該數(shù)學模型。以兩小球在水箱中的自由沉降運動為例,比較提出方法與其他流固耦合算法的計算結(jié)果。最后模擬富有挑戰(zhàn)性的矩形平板在水箱中的飄動過程,捕捉到與實驗數(shù)據(jù)相吻合的剛體運動軌跡和流態(tài)結(jié)構(gòu),通過對比提出方法和現(xiàn)有同類算法的單步平均耗時與平板平均速度,證明推廣后的算法在復雜流固耦合問題模擬上有較高的計算效率和精度。
[Abstract]:The fluid-solid coupling of free rigid bodies is a hot issue in the field of computational fluid dynamics (CFD), and it is also a common problem in practical engineering applications. In order to solve the fluid-solid coupling problem of a free rigid body by means of the immersed boundary lattice Boltzmann (immersed boundary-lattice Boltzmann,IB-LB) coupling scheme based on iterative external forces, the equations of motion of the free rigid body are first added to the original governing equation. Then the IB-LB coupling scheme is used to discretize and solve the mathematical model numerically. Taking the free settlement motion of two small spheres in the tank as an example, the results of the proposed method are compared with those of other fluid-solid coupling algorithms. Finally, the floating process of a challenging rectangular plate in a water tank is simulated, and the motion trajectory and flow structure of a rigid body consistent with the experimental data are captured. By comparing the proposed method with the single step average time consuming and the plate average velocity of the existing algorithms, it is proved that the generalized algorithm has high computational efficiency and accuracy in the simulation of complex fluid-solid coupling problems.
【作者單位】： 武漢大學水資源與水電工程科學國家重點實驗室;
【基金】：國家自然科學基金資助項目(11172219) 高等學校博士學科點專項科研基金資助項目(20130141110013)
【分類號】：O35

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