【摘 要】
：
流固耦合是自然界和工程中常见的现象,其研究具有重要的理论意义和应用价值。本文采用一种称为当地DFD（Domain-Free Discretization）的浸没边界法为流场解算器,开展流固耦合问题模拟中紧耦合加速收敛技术的研究;流固耦合模拟在固定网格上进行,不需要在每个时间步上随着边界的运动更新网格。论文的主要研究工作为如下几方面:（1）对当地DFD方法开展研究,将之拓展至复杂流固耦合问题的模拟;
论文部分内容阅读
流固耦合是自然界和工程中常见的现象,其研究具有重要的理论意义和应用价值。本文采用一种称为当地DFD（Domain-Free Discretization）的浸没边界法为流场解算器,开展流固耦合问题模拟中紧耦合加速收敛技术的研究;流固耦合模拟在固定网格上进行,不需要在每个时间步上随着边界的运动更新网格。论文的主要研究工作为如下几方面:（1）对当地DFD方法开展研究,将之拓展至复杂流固耦合问题的模拟;介绍了当地DFD方法中浸没边界的处理方法,并给出了计算中出现的薄物体绕流的多值点问题和动边界流动的新现点问题的解决方案。（2）对变松弛系数的Aitken加速收敛技术进行了深入的研究,并将之引入流固紧耦合计算中以加速小质量比情况下的迭代收敛;同时,根据所采用的基本数值方法的特点,通过减少虚拟迭代步数对流体运动和结构运动方程进行预估求解,发展了一种预估-校正方法,以进一步提高流固耦合计算效率。（3）对各种质量比的圆柱涡激振荡和弹性薄板绕流等流固耦合现象进行数值实验,分析和验证了常系数亚松弛、Aitken技术、预估-校正以及Aitken技术和预估-校正相结合等紧耦合加速收敛技术的收敛性和鲁棒性。
其他文献
本文以民机适航认证中的气动噪声为应用背景,基于格子Boltzmann方法（LBM）进行了流-声联合数学建模仿真,主要研究工作如下:1.基于LBM对流场仿真方法进行了验证和研究。比较了大涡模拟（Large Eddy Simulation,LES）标准Smagorinsky模型和改进Inertial Range模型对二维方腔流场仿真的精度,并验证了LES-LBM的模型适配性。提出了自适应构造Delta
自从石墨烯问世后,不同种类的二维材料被制备了出来,其中,单层过渡族金属硫化物（transition metal dichalcogenides,TMDs）以其优异的力学、物理和化学性质受到广泛的应用和关注。缺陷结构对单层TMDs的性质有着重要的影响,另外应变调控也是材料改性的有效方法之一,因此,本文通过基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了晶界对单层TMDs极化性能和电子结构的影响,计算了含晶界
随着航空航天领域的技术进步与不断创新,空天飞机等宽域飞行器逐渐从理论研究转变为样机试验,也由此引出了对这类可重复使用运载器的回收降落相关问题研究。这类运载器的可重复使用的特征,决定了对其着陆回收系统的可靠性、安全性和稳定性具有更高的要求。本文以某型可重复使用运载器的伞降回收为背景,通过对运载器与物伞系统整体进行了受力分析,建立了运载器和物伞系统整体的六自由度动力学方程与运动方程。通过合理的假设,在
倾转旋翼机兼具常规直升机的低速性能和固定翼飞机的高速巡航性能,能满足未来直升机的高飞行速度、长航程要求,是国内外重要研究方向。倾转旋翼机旋翼/机翼、机身的干扰、旋翼间的干扰相比于普通直升机的气动性能研究更为复杂。本文针对悬停状态倾转旋翼机的复杂干扰流场发展了一套高效的网格生成方法和数值计算方法,并编写了计算程序。采用多体嵌套网格系统,综合了网格单元分类、宿主单元搜索、物面距求解、八叉树笛卡尔网格生
飞机增升装置是飞机起飞和降落时用来产生额外升力的复杂部件,高性能增升装置研制在现代大型客机的研发中占据重要地位。在襟翼操纵系统单作动器脱开故障情况下,为了使故障襟翼与完好襟翼之间变形协调,一般在襟翼之间安装一种交联机构。襟翼交联机构能很好解决变形不协调的问题,但会对整个襟翼动力学特性产生较大的影响。因此,研究大型客机作动器脱开故障时襟翼的动力学特性具有重要意义。以某国产大型客机襟翼高升力装置为研究
导波成像方法具有对小损伤敏感、可在线大面积监测等优势,受到了飞行器结构健康监测领域的广泛关注。然而,真实飞行器复合材料部件中存在复杂的结构形式,如加强筋、开口、铆钉等,在导波复杂频散特性和波速各向异性的影响下,导波成像往往难以对损伤准确定位。而当损伤在服役中进一步演化,由于复杂复合材料中不同路径的导波变化差异较大,导波成像亦难以进一步表征损伤的变化。因此,为了及时准确获取复杂结构的损伤位置及其演化
激波/附面层干扰结构是一种广泛存在于高超声速飞行器推进系统的管道中的流动结构,这种流场结构容易受到各种外部因素的影响,导致流场内流动参数极不稳定,呈现出非对称性和非定常性。这种情况会严重影响飞行器的推进系统性能,缩短器械使用寿命。因此,有必要对激波/附面层干扰结构进行更细致地研究。本文基于最小熵增原理和自由干涉理论,针对不同来流马赫数的超声速等直管道内的规则反射结构进行建模。基于斜激波串的前四道激
作为流体力学的分支,气动噪声的研究分为理论研究、实验研究和数值模拟三种。一方面,风洞实验能够有效地获得观测点噪声分布,在机翼噪声控制、空腔噪声预测、起落架噪声研究等方面被广泛运用。但是,风洞实验所耗费的人力、物力、财力、时间都是巨大的,节约时间和金钱的气动噪声数值模拟方法越来越受到青睐。另一方面,基于频域法的气动噪声数值模拟被广泛运用于商用和工程领域,但不适用于具有复杂非定常背景流场的气动噪声问题
随着风电产业的飞速发展,风资源丰富、建设条件和运输条件优异的陆地风场已经基本开发完毕,海上风场逐渐成为开发热点。但海上风场不仅对下游风轮的运行会产生影响,也会对在该区域内的航空器的中低空飞行、船舶运行等活动造成影响。因此,探索海上风场对低空大气参数的影响具有重大的科学与工程意义。本文致力于运用中尺度模式WRF与风场参数化方案的耦合方法,研究分析海上风场对低空大气的影响。本文首先运用中尺度模式WRF
流体推力矢量技术是目前主动流动控制中的热点问题,其中基于Coanda效应的无源流体推力矢量技术的研究工作得到了广泛关注。研究中发现射流在偏转过程中存在迟滞、突跳以及非线性等现象。为了探究射流偏转过程中流场分布对以上现象的影响规律以及流动机理,本文通过喷管宽高比这一结构参数的变化,设计了不同宽高比的无源流体推力矢量喷管,对不同宽高比构型下射流偏转过程中的三维流动效应影响进行风洞试验和数值模拟研究。首