流場(chǎng)模擬和結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)輕量化、大型化、造型復(fù)雜化給空間結(jié)構(gòu)研究與設(shè)計(jì)提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。結(jié)構(gòu)柔性特征日趨明顯，結(jié)構(gòu)與風(fēng)的耦合作用效應(yīng)愈加顯著。如何精確揭示結(jié)構(gòu)周圍風(fēng)場(chǎng)特征，把握風(fēng)和結(jié)構(gòu)間復(fù)雜的耦合作用機(jī)理，是當(dāng)今理論和工程界亟待解決的熱點(diǎn)問(wèn)題。本文基于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)和計(jì)算結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)理論，對(duì)流固耦合問(wèn)題中的風(fēng)振力學(xué)模型和相關(guān)求解算法進(jìn)行了研究。 提出了基于沿動(dòng)力特征線方程多步泰勒擴(kuò)展的完全顯式二階時(shí)間離散CBS（Characteristic-Based

2、Split，基于特征線的分離算法）有限元格式，并應(yīng)用于低雷諾數(shù)下柱體瞬態(tài)繞流模擬。完全顯式二階CBS格式在保持原CBS格式所有屬性的同時(shí)在時(shí)間上具有二階精度。計(jì)算結(jié)果與相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，驗(yàn)證本文方法的可靠性。通過(guò)單柱和并排雙柱繞流分析，研究有干擾情形下的流場(chǎng)變化。 研究流體域網(wǎng)格和結(jié)構(gòu)域網(wǎng)格的生成和更新方法，流體和結(jié)構(gòu)界面網(wǎng)格間的協(xié)調(diào)和信息傳遞策略，提出了具有較滿意精度、光滑性、魯棒性和計(jì)算效率的網(wǎng)格更新新方法—改進(jìn)彈簧

3、近似法，推導(dǎo)了計(jì)及扭轉(zhuǎn)彈簧剛度修正的彈簧剛度,克服了在大變形情形下彈簧近似法易發(fā)生網(wǎng)格錯(cuò)位和扭曲的缺點(diǎn)，使該方法可應(yīng)用于大變形、大扭轉(zhuǎn)情形下的網(wǎng)格更新，并以復(fù)雜邊界的NACA0012翼型流場(chǎng)的網(wǎng)格更新予以檢驗(yàn)。另一方面，將彈簧近似法推廣，通過(guò)映射得到結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的彈簧近似法，同樣可獲得較好的網(wǎng)格質(zhì)量。 研究群體互擾下的風(fēng)場(chǎng)繞流和風(fēng)壓分布問(wèn)題。修正了大渦模型亞格子應(yīng)力的湍動(dòng)粘度，以改善大渦模型對(duì)壁面湍流的描述，在壁面處得到與DNS直