大變形柔性體與流體相互作用的數(shù)值模擬.pdf

1、本文主要采用內(nèi)置邊界法(ImmersedBoundaryMethod，IBM)對大變形的柔性體與流體相互作用進行了數(shù)值模擬研究，包括中等Reynolds數(shù)均勻來流中細絲的被動擺動問題和精子低Reynolds數(shù)主動游動問題。
　　 （一）對于被動擺動問題，將細絲簡化為一端固定一端自由的不可伸長的歐拉梁，著重考查了前人研究中由靜止模態(tài)向周期的擺動模態(tài)轉化過程中出現(xiàn)的雙穩(wěn)態(tài)區(qū)域。在重現(xiàn)了前人結果的基礎上，引入不同的初始偏轉角來量化初始

2、擾動，首次發(fā)現(xiàn)了在不同的初始擾動的情況下細絲在該區(qū)域呈現(xiàn)出三穩(wěn)態(tài)甚至是多穩(wěn)態(tài)的現(xiàn)象，將新出現(xiàn)的穩(wěn)定模態(tài)命名為亞擺動模態(tài)，并詳細探討了這些模態(tài)與初始偏轉角的關系。從細絲擺動頻率、振型、包絡線和流場尾跡速度型、渦量及流場POD分析等，進一步研究亞擺動模態(tài)和擺動模態(tài)的異同。
　　 結果表明，細絲擺動系統(tǒng)存在著兩種不同的效應:繞流效應和擺動效應。在亞擺動模態(tài)下，細絲的振幅較小，擺動效應不明顯，系統(tǒng)為繞流效應所主導，流場特征非常接近于圓柱

3、繞流;擺動模態(tài)下，細絲的振幅較大，擺動效應明顯增強，流場為繞流效應和擺動效應共同主導。
　　 （二）對于精子游動問題，將模型運動分解為鞭毛的擺動運動和整體的自由游動，著重研究壁面波動變形對精子游動速度的影響。在固定壁面的波長和頻率時，精子游動的速度隨著壁面的振幅增加而增加，且當振幅相對較大時，二者呈線性關系。在固定壁面振幅和頻率時，精子的游動速度隨著波長的增加總體上呈先增后減最后穩(wěn)定的趨勢，并在一些特定的波長下有額外的速度增加或