【摘 要】
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该文提出并建立了一种完全的非线性动态流固耦合有限元数值模拟方法,并通过具体算例验证了该方法的有效性和准确性.首先,对于流体-结构耦合系统的结构部分,该文建立了基于几
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该文提出并建立了一种完全的非线性动态流固耦合有限元数值模拟方法,并通过具体算例验证了该方法的有效性和准确性.首先,对于流体-结构耦合系统的结构部分,该文建立了基于几何大变形非线性增量有限元模型和弹塑性接触有限元模型,并首次应用于85lmm成组长叶片以获得叶片组的扭转恢复角.为了准确描述流固耦合系统中流体的边界运动,并保持良好的流体单元形态,该文在流体域建立了采用任意拉格朗日-欧拉描述的N-S控制方程组.采用气泡单元来离散流体域,消除对流占优引发的"寄生数值振荡".通过求解Laplace方程来更新流体网格.选择满足动态网格几何守恒定律的时间积分方法,以消除额外的寄生振荡及计算不稳定性.在结构大变形非线性有限元模型和基于ALE(ArbitraryLagarian-Eulerian)描述的N-S流体控制有限元模型的基础上,通过流体和结构在界面上的协调条件,文中建立了一种完全耦合的动态流体-结构有限元模型,并给出了耦合界面不匹配网格间运动和载荷传递的方法.作为论文所建立模型的应用,在对一维活塞问题进行理论考核其精度后,首次采用非线性动态流固耦合模型分析了Re=200时弹性支承圆柱横向自由振荡和强迫振荡问题.超音速气动弹性平板响应稳定性的计算分析表明,该文建立的流固耦合模型能准确地确定颤振发作时的临界马赫数,颤振频率与解析解吻合良好,可用于颤振预测及深入的颤振机理研究.
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