浸入邊界法的算法研究及應用.pdf

1、動邊界問題在自然界和工程應用中廣泛存在，典型的例子有昆蟲的飛行和圓柱流動控制。昆蟲由于其驚人的飛行技能而引起了人們很大的興趣，雖然已經(jīng)對撲翼運動進行了大量的研究，但是卻很少有人關注非對稱性運動對它的影響。而事實上在真實的昆蟲飛行過程中，不對稱性有著不可忽視的作用。所以，本文利用不可壓縮流中的基于速度修正的浸入邊界法對非對稱運動撲翼的動力性能進行了數(shù)值研究，分別分析了下行時間率、旋轉的時間以及旋轉與平移運動之間的相位差的影響。此外，利用該

2、方法本文還研究了彈性絲線對圓柱的流動控制。圓柱是固定的或者彈性支撐的，而絲線則附著在圓柱后緣處，其前端固定、后端自由擺動。通過改變絲線的彈性系數(shù)和長度系統(tǒng)地研究了其對圓柱流動控制的影響，并且發(fā)現(xiàn)絲線能夠有效地抑制固定圓柱的升力波動和渦脫落以及彈性支撐圓柱的渦激振蕩。
　　同時，在不可壓縮流浸入邊界法的基礎上，本文還提出了一種可用于可壓縮粘流的強制邊界條件的浸入邊界法。在不可壓縮流中，只需要滿足無滑移速度邊界條件，而可壓縮流的浸入邊

3、界對速度、溫度、密度以及壓強都有很大的影響，所以不可壓縮流中的浸入邊界法就不能直接應用于可壓縮流中。為了克服這一困難，本文先將無滑移速度條件轉化為動量條件修正動量場，再利用連續(xù)方程以及修正后的動量修正密度場，有了修正后的動量和密度就能得到修正后的速度。接著利用給定的溫度條件修正溫度場，最后將修正后的密度和溫度代入狀態(tài)方程就修正了壓強場。通過這樣的方法，成功地利用邊界條件對所有的流動變量進行了修正。為了驗證該方法，本文進行了不同雷諾數(shù)、馬