流固耦合平板繞流的格子波爾茲曼數(shù)值研究.pdf

1、流固耦合問題在基礎(chǔ)研究和工程應(yīng)用中有著重要意義。本文采用格子波爾茲曼方法對平板繞流的流固耦合問題進行了數(shù)值研究，主要工作和研究成果如下：
　　 (1)研究了單個平板自由擺動繞流的流固耦合系統(tǒng)從定常狀態(tài)到混沌狀態(tài)的轉(zhuǎn)捩過程。研究表明，當平板固定時，該系統(tǒng)可經(jīng)由一系列倍周期分叉和數(shù)次準周期分叉進入混沌狀態(tài)。當平板自由擺動時，該系統(tǒng)可經(jīng)由一次Hopf分叉和一系列倍周期分叉進入混沌狀態(tài)。
　　 (2)研究了單個被動拍動平板的自主

2、推進問題，著重分析了拍動平板的運動狀態(tài)、扭轉(zhuǎn)柔性效應(yīng)、動力特性和流場結(jié)構(gòu)。研究表明，流動狀態(tài)可分為非周期狀態(tài)和周期狀態(tài)。當處于周期狀態(tài)時，平板的水平推進方向可向前或向后，推進方向只依賴于固有頻率與拍動頻率的頻率比F。當頻率比F＞1時，平板向前推進；當頻率比F≤1時，平板向后推進。平板的扭轉(zhuǎn)柔效應(yīng)能顯著改善平板的推進特性。文中所預(yù)測的結(jié)果與生物飛行和游動時觀測到的諸多現(xiàn)象和規(guī)律相符合，有助于更好地理解生物拍動推進的基本規(guī)律和機理。

3、　　 (3)研究了前后排列平板的相互作用和氣動特性。研究表明，前后平板的相互作用能有效地提高平板的總升力、減小總阻力并降低升阻力的脈動。前后平板的相互作用機制歸因于前后平板排列姿態(tài)的合理搭配所產(chǎn)生的“彎度”效應(yīng)。所取得的研究結(jié)果為理解蜻蜓滑翔飛行時的空氣動力行為提供了物理依據(jù)。
　　 (4)研究了并聯(lián)被動拍動平板的相互作用問題，分析了并聯(lián)平板的同相和反相拍動兩種典型的拍動方式，探討了平板的扭轉(zhuǎn)柔性效應(yīng)以及平板間的橫向干擾作用對