流-固耦合是工程實際中最為常見的一種多物理場耦合類型,它涉及飛行器和建筑結(jié)構(gòu)的氣彈問題、高速列車的行車安全性問題、船舶和海洋結(jié)構(gòu)與波浪洋流的相互作用、生物體內(nèi)血液循環(huán)系統(tǒng)等實際工程案例。流-固耦合問題常涵蓋復雜的且規(guī)模較大的非定常流體流動分析和固體大變形分析,其數(shù)值模擬已引起了工程師和學者們的重視,并在近二十幾年來進行了廣泛的研究。傳統(tǒng)的流-固耦合數(shù)值模擬方法中常采用有限元法處理固體相,但是有限元法中非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格常用的三角形和四面體單元的精度較差,較難適應(yīng)復雜工程問題。如何改善有限元法中非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的精度,構(gòu)造一種具有高精度、低計算量和網(wǎng)格劃分簡單的數(shù)值算法成為解決復雜流-固耦合問題的關(guān)鍵技術(shù)。近年來,光滑有限元法吸收了無網(wǎng)格法的一些特點,成功地提高了線性三角形和四面體單元的精度�；趶碗s流-固耦合工程問題對非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的需求以及光滑有限元對非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的優(yōu)勢,本文研究光滑有限元在流-固耦合問題中應(yīng)用。本文光滑有限元法不僅僅只在固體相中使用,在流體相中本文也將探究其可行性,然后綜合固液兩相的光滑有限元法統(tǒng)一求解非定常層流流動和大變形固體的耦合問題。本文的主要工作和研究成果如下:1.依據(jù)各種不同... 

【文章來源】：湖南大學湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

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’：?．?．??圖１．２強風所致列車出軌傾覆（圖片來自互聯(lián)網(wǎng)）??圖１．３海上浮動機場Ｍｅｇａ－Ｆｌｏａｔ實驗?zāi)Ｐ停▓D片來自互聯(lián)網(wǎng)）??作為“一帶一路”的海上分支，“２１世紀海上絲綢之路”無疑離不開海洋船??舶和海洋工程裝備的發(fā)展。我國雖有較長里程的海岸線和廣袤的海洋國土，但是??我國從古至今將自己定義為陸地型國家，對發(fā)展海洋軍事力量不夠重視。近幾十??年來，隨著我國經(jīng)濟規(guī)模日益擴大，國際貿(mào)易越來越頻繁，國際航運的重要性日??益凸顯。而我國長期處于西方國家的島鏈封鎖之中，并且近年來南海的島嶼爭端??問題己經(jīng)對我國重要戰(zhàn)略資源的進口產(chǎn)生了嚴重影響。因此，我國越來越重視海??洋船舶和海洋工程裝備的發(fā)展，大批艦船己陸續(xù)下水，各種海洋科考實驗和海洋??科學研究也正在大范圍展開。除了大型艦船

事的主要因素。近年來陸續(xù)出現(xiàn)的各種大翼展比的高空無人機、太陽能飛機和清??潔綠色客機，再次將該問題帶入了人們的視野。大翼展比機翼在飛行時會產(chǎn)生顯??著的彎曲扭轉(zhuǎn)形變。圖１．４中“太陽神”無人機的失事飛行中的三個時刻，該機??機翼在飛行的不同階段變形差別很大，最終在某個變形下產(chǎn)生了顫振導致飛機失??事。因此大翼展比飛機的顫振問題需要進行復雜的幾何非線性大變形的氣動彈性??分析。而旋轉(zhuǎn)翼飛行器的氣動彈性分析和渦輪葉片氣動彈性分析是流－固耦合中更??為復雜的航空工程案例。??ｉｐ?；?一翻??圖１．４ＮＡＳＡ?“太陽神”大翼展太陽能無人機飛行中的機翼變形至破壞過程（圖片來自互聯(lián)網(wǎng)）??我國人口眾多，高層建筑因占地少居住人數(shù)多而成為主要城市建筑結(jié)構(gòu)。不??１?ＣＦＬ３Ｄ?官網(wǎng)網(wǎng)址：ｈｔｔｐｓ：／／ｃｎ３ｄ．ｌａｒｃ．ｎａｓａ．ｇｏｖ??２?ＦＵＮＳＤ?官網(wǎng)網(wǎng)址：ｈｔｔｐｓ：／／ｆｕｎ３ｄ．ｌａｒｃ．ｎａｓａ．ｔｉｏｖ??３?ＦＵＮ３Ｄ?官網(wǎng)網(wǎng)址：ｈｔｔｐｓ：?＾ｏｖｃｒｎｏｖｖ．ｈｉｒｃ．ｎｉｉＳｃｉ．＾ｏＮ??３??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]物質(zhì)點法的理論和應(yīng)用[J]. 廉艷平,張帆,劉巖,張雄.  力學進展. 2013(02)
[2]流固耦合理論與算法評述[J]. 陳鋒,王春江,周岱.  空間結(jié)構(gòu). 2012(04)
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[4]流固耦合力學概述[J]. 邢景棠,周盛,崔爾杰.  力學進展. 1997(01)

博士論文
[1]有限元法與光滑粒子法的耦合算法研究[D]. 肖毅華.湖南大學 2012
[2]高速列車流固耦合計算方法及動力學性能研究[D]. 李田.西南交通大學 2012
[3]薄壁結(jié)構(gòu)流固耦合數(shù)值模擬及計算方法研究[D]. 王文全.昆明理工大學 2008
[4]成型充填過程中非等溫非牛頓粘性流動的ALE有限元與無網(wǎng)格自適應(yīng)耦合模擬[D]. 段慶林.大連理工大學 2007
[5]虛擬區(qū)域法在波浪與結(jié)構(gòu)物相互作用中的應(yīng)用[D]. 及春寧.天津大學 2005



本文編號：3542072