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(wèn)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(xiàn)性有限單元法相結(jié)合的方法,研究了單個(gè)或多個(gè)柔性體自主推進(jìn)的三個(gè)典型的流固耦合問(wèn)題。本文的主要工作及結(jié)論簡(jiǎn)述如下:研究了二維柔性板在平直壁面附近的自主推進(jìn)問(wèn)題。結(jié)果表明,適當(dāng)?shù)陌迮c周?chē)黧w的密度比(M)可以提高板的推進(jìn)特性。對(duì)于相對(duì)較小的M,當(dāng)板靠近壁面時(shí),側(cè)向力增強(qiáng),輸入功增大;對(duì)于較大的M,當(dāng)平板靠近地面時(shí),平板變形受到抑制,輸入功減小。通常情況下,板的拍動(dòng)越靠近壁面,推進(jìn)特性就越好。當(dāng)板足夠靠近壁面時(shí)(在臨界最小距離內(nèi)),效率達(dá)到最大值的平臺(tái)期。同時(shí),對(duì)流場(chǎng)渦結(jié)構(gòu)和壓力場(chǎng)進(jìn)行了分析。研究了三維柔性板后緣形狀對(duì)自主推進(jìn)特性的影響。在本文研究中,板的尾緣是對(duì)稱(chēng)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(jìn)速度U和效率η隨φ的三種不同的變化趨勢(shì)。當(dāng)彎曲剛度很小、中等、較大時(shí),方板、凸板和凹板分別獲得最優(yōu)的推進(jìn)特性。通過(guò)流場(chǎng)渦結(jié)構(gòu)和速度場(chǎng)的分析表明,通常情況下推進(jìn)性能越好的板向后射流越長(zhǎng),射流的傾斜角越小。很小和...

【文章頁(yè)數(shù)】：125 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(cè)
        1.2.2 理論分析
        1.2.3 數(shù)值和實(shí)驗(yàn)?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(jiǎn)介
    2.2 結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程及數(shù)值方法
        2.2.1 梁的運(yùn)動(dòng)方程
        2.2.2 薄板結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方程
        2.2.3 結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)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(jìn)特性
    3.1 引言
    3.2 物理問(wèn)題和數(shù)學(xué)描述
    3.3 計(jì)算描述和程序驗(yàn)證
    3.4 計(jì)算結(jié)果和討論
        3.4.1 壁面作用下的推進(jìn)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(jìn)特性
    4.1 引言
    4.2 物理問(wèn)題和數(shù)學(xué)描述
    4.3 數(shù)值計(jì)算方法和程序驗(yàn)證
    4.4 計(jì)算結(jié)果和討論
        4.4.1 板的推進(jìn)特性
        4.4.2 流場(chǎng)分析
        4.4.3 板的變形與壓力場(chǎng)分析
        4.4.4 板的受力分析和推進(jìn)特性的歸一化
        4.4.5 板的形狀對(duì)輸入功率的影響
    4.5 本章小結(jié)
第五章 多個(gè)并排柔性板自主推進(jìn)的數(shù)值研究
    5.1 引言
    5.2 物理問(wèn)題和數(shù)學(xué)描述
    5.3 計(jì)算描述和程序驗(yàn)證
    5.4 計(jì)算結(jié)果和討論
        5.4.1 同相拍動(dòng)
        5.4.2 反相拍動(dòng)
    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?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    6.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間的研究成果
致謝



本文編號(hào)：3802100