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(jìn)行了數(shù)值研究，主要工作和研究成果如下：
　　 (1)研究了單個(gè)平板自由擺動(dòng)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(dāng)平板固定時(shí)，該系統(tǒng)可經(jīng)由一系列倍周期分叉和數(shù)次準(zhǔn)周期分叉進(jìn)入混沌狀態(tài)。當(dāng)平板自由擺動(dòng)時(shí)，該系統(tǒng)可經(jīng)由一次Hopf分叉和一系列倍周期分叉進(jìn)入混沌狀態(tài)。
　　 (2)研究了單個(gè)被動(dòng)拍動(dòng)平板的自主

2、推進(jìn)問題，著重分析了拍動(dòng)平板的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、扭轉(zhuǎn)柔性效應(yīng)、動(dòng)力特性和流場結(jié)構(gòu)。研究表明，流動(dòng)狀態(tài)可分為非周期狀態(tài)和周期狀態(tài)。當(dāng)處于周期狀態(tài)時(shí)，平板的水平推進(jìn)方向可向前或向后，推進(jìn)方向只依賴于固有頻率與拍動(dòng)頻率的頻率比F。當(dāng)頻率比F＞1時(shí)，平板向前推進(jìn)；當(dāng)頻率比F≤1時(shí)，平板向后推進(jìn)。平板的扭轉(zhuǎn)柔效應(yīng)能顯著改善平板的推進(jìn)特性。文中所預(yù)測的結(jié)果與生物飛行和游動(dòng)時(shí)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(dòng)推進(jìn)的基本規(guī)律和機(jī)理。

3、　　 (3)研究了前后排列平板的相互作用和氣動(dòng)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(dòng)。前后平板的相互作用機(jī)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(shí)的空氣動(dòng)力行為提供了物理依據(jù)。
　　 (4)研究了并聯(lián)被動(dòng)拍動(dòng)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(dòng)兩種典型的拍動(dòng)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