线性剪切流中倒置柔性板系统运动的数值模拟

作     者：甘子健 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：汪磊;华如南

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 

主      题：倒置柔性板系统 剪切流 流固耦合 浸入边界法 格子玻尔兹曼方法 

摘      要：流固耦合现象在自然界和工程应用中广泛存在,近年来引起了广大学者的高度关注。随着研究的深入,多个柔性体相互耦合的问题成为研究的热门。本文采用格子玻尔兹曼—有限元—浸入边界法研究了三维空间中倒置柔性板系统的流固耦合问题:1.研究了线性剪切流中串联放置的柔性板系统的流固耦合问题,主要探索了弯曲刚度系数对柔性板变形模态的影响以及前后两柔性板间的相互影响。在目前的研究参数范围内发现,对于剪切流中串联放置的两个倒置柔性板,上游柔性板的运动与单个倒置柔性板在剪切流中的结果基本一致,下游板的存在会影响上游板的受力但是并不影响最终的模态,这说明上游柔性板的运动是由其自身弯曲刚度系数决定的。而下游板的运动受到自身弯曲刚度系数的影响外,上游板的运动产生的尾迹流会对下游板的运动产生很大的影响,甚至改变下游板的模态。2.研究了在线性剪切流中并列放置的两个倒置柔性板的流固耦合问题,主要探索了弯曲刚度系数、板间距、展弦比对柔性板系统变形模态和能量获取的影响。此时弯曲刚度系数仍是决定倒置柔性板系统运动和受力的主要因素,但是板间距会对两倒置柔性板的运动产生很大的影响。板间距较小时两柔性板存在很强的耦合作用;当板间距增大时,由于两柔性板的解耦以及两柔性板所处位置速度的差异,两柔性板的运动会出现较大的差异并导致两柔性板分别处于不同的模态。展弦比小的倒置柔性板系统其获得的阻力系数更大,但是其获得的能量更小,使得整个系统更容易处于稳定模态下。而展弦比大的倒置柔性板系统获得的阻力系数小但获得的能量更大,使得倒置柔性板系统更容易处于摆动模态下。