【摘要】：板殼薄壁結(jié)構(gòu)的流固耦合特性研究在飛機(jī)設(shè)計、水利水電和核反應(yīng)堆板狀燃料組件工程中具有廣泛的應(yīng)用前景。本論文對軸向流中兩端固支大撓度彈性薄板的流固耦合系統(tǒng)的動力響應(yīng)和流場特性進(jìn)行了數(shù)值模擬,固支薄板的結(jié)構(gòu)動力學(xué)方程用有限元法離散;流場采用不可壓縮的二維粘性流體(N-S方程),用有限體積法離散,并結(jié)合ADINA軟件中成熟的網(wǎng)格劃分和強(qiáng)大的非線性雙向流固耦合計算功能,建立了軸向流中固支薄板的二維仿真模型。以期為該構(gòu)件的流致振動、穩(wěn)定性、失穩(wěn)的控制和預(yù)測等提供參考。本論文的主要內(nèi)容和成果如下:1.建立了軸向流中單塊固支彈性薄板的數(shù)值仿真模型。介紹了固支薄板的結(jié)構(gòu)動力學(xué)方程和流體控制方程,二者分別用有限元法和有限體積法離散;運(yùn)用有限元軟件ADINA建立了雙向流固耦合作用下固支板的二維結(jié)構(gòu)模型、軸向流場模型、定義邊界條件和網(wǎng)格劃分,通過該數(shù)值仿真模型研究了不同流速下兩端固支彈性薄板的流固耦合振動特征和大撓度系統(tǒng)的振動穩(wěn)定性。分別得到了不同流速下固支板中點(diǎn)的撓度-流速曲線、撓度時程曲線以及撓曲線圖。結(jié)果表明:當(dāng)流場的流速小于固支板的臨界流速時,板將處于穩(wěn)定的直線平衡狀態(tài);當(dāng)流速大于固支板的臨界流速時,板將在新的位置達(dá)到彎曲平衡狀態(tài),以及在彎曲平衡位置附近發(fā)生極限環(huán)振動。2.建立了軸向流中兩平行固支彈性薄板的數(shù)值仿真模型,研究了不同流速與不同板間距-板長之比D/L下系統(tǒng)呈現(xiàn)出的流致振動特性與穩(wěn)定性。結(jié)果表明:平行板在相同間距下,二者的撓度隨流速的增大而增加;當(dāng)軸向流速小于固支板的臨界流速時,平行板以對稱且相反的方向運(yùn)動;當(dāng)軸向流速等于固支板的臨界流速時,兩板間距增加到某一數(shù)值時,兩塊板在各自新的位置發(fā)生顫振;當(dāng)軸向流速大于固支板的臨界流速時,間距增加到某一臨界值時,雙塊板將發(fā)生反相位的周期性極限環(huán)振動,相比于單板極限環(huán)現(xiàn)象出現(xiàn)更早,所需的速度越小;當(dāng)間距增加到另一臨界值,兩平行板互不影響,系統(tǒng)呈現(xiàn)出單塊固支板的流致振動形式。
【學(xué)位授予單位】：南華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O353.4
【圖文】：

關(guān)于計算流體力學(xué)的 N-S 方程的數(shù)值解9]對二維的 N-S 方程進(jìn)行了兩種降維的求CFD）和一系列強(qiáng)大的非線性有限元模向流場的設(shè)置、以及結(jié)構(gòu)模型的建立等相固耦合系統(tǒng)的振動特性的研究具有重要的主要內(nèi)容是建立了理想彈性固支薄板結(jié)合有限元軟件 ADINA 中的移動網(wǎng)格析方面找到一些規(guī)律性的成果，以期為這安全分析提供一些參考。動力問題的研究是

中擺動的現(xiàn)象促使了專家學(xué)者開始探究工作。在實驗研究方面如 Taneda[22]最先提出單面旗幟在垂直懸掛下的顫振現(xiàn)象，緊隨其后 Datta 與 Gottenberg[23]較早對懸掛布條的顫振做了理論和相關(guān)實驗的研究并測量了不同長度和寬度的布條發(fā)生顫振的臨界流速�；谙惹皩W(xué)者得到的實驗研究成果和理論分析[24-26]，Zhang[27]等學(xué)者將細(xì)絲等效替代“旗幟”，流動的肥皂泡模擬流動的二維軸向流體，通過簡單的實驗裝置模擬了二維風(fēng)中一維旗幟擺動的自然現(xiàn)象（如圖 1.1 所示）。結(jié)果表明：當(dāng)肥皂泡的流速大于某一臨界值時，整個細(xì)絲出現(xiàn)明顯的顫振，在它的尾部肥皂泡脫落發(fā)生卡門渦街現(xiàn)象；當(dāng)肥皂泡泡的流速低于某一數(shù)值時，置于裝置內(nèi)的細(xì)絲仍保持靜止的平衡狀態(tài)，在它的尾部未出現(xiàn)卡門渦街，如圖1.2（A）中所示。在此基礎(chǔ)上，Zhang 進(jìn)一步研究了等長平行的兩根細(xì)絲在不同肥皂泡流速與間距下的振動形式。結(jié)果表明：平行的細(xì)絲存在兩種不同的振動形式（即同相位與異相位）。如圖 1.2（B）中所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2726428