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二维流场中圆截面植物与流场耦合的力学特性的数值研究  
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【英文题名】 Numerical Study of Mechanical Properties of Circular Cross Section Plant Coupled with Two-dimensional Fluid Field
【作者】 韩烨;
【导师】 武建军;
【学位授予单位】 兰州大学;
【学科专业名称】 固体力学
【学位年度】 2018
【论文级别】 硕士
【网络出版投稿人】 兰州大学
【网络出版投稿时间】 2018-07-24
【关键词】 流固耦合; 流场分析; 质量比; 阻尼比;
【英文关键词】 fluid solid coupling; flow field analysis; ratio of mass; ratio of damping;
【中文摘要】 流固耦合问题广泛地存在于多种工程实际中,如房屋桥梁工程、海洋工程、防风工程等。粘性流体流经非流线型柔性固体结构时,在固体结构后方形成周期性脱落的涡街,诱发产生周期性变化的流体作用力,并使固体结构振动,振动会改变固体结构附近的流场,进而影响流体对固体结构的作用力,这一过程即为流固耦合过程。研究流固耦合过程中流体与固体结构间的作用、结构的最大振幅、流体作用力及其频率组成、流场特征和能量输运等问题有助于更深入地理解这一过程,并为工程实际提供理论支持。目前针对这类流固耦合问题的研究多以实验为主,数值模拟较少,分析流场特征的研究更少。本文针对圆截面植物与流场的耦合过程,利用Fluent软件计算流场,首先改进了Newmark-β法,接着将基于Newmark-β法编写的程序嵌入到Fluent中实现圆柱与二维流场的流固耦合,并用于计算柱体响应。对二维情形下,两自由度圆柱与流场耦合运动的过程进行了数值研究,并分析了不同流速与系统参数下,柱体响应与流场特征的变化规律。主要内容如下:1、首先介绍了柱体与流场间流固耦合问题的基本方程,并对求解柱体振动响应的Newmark-β法进行了改进,模拟结果与Khalak和Williamson等...
【英文摘要】 Fluid solid coupling problems exist widely in many engineering practices,such as housing and bridge engineer ing,marine engineer ing,windbreak engineering and so on.When the viscous fluid flows through a non-streamlined flexible solid structure,a periodical vortex street is formed behind the solid structure,which induces the fluid force that produces periodic changes,an d makes the solid structure vibrate.The vibration will change the flow field near the solid structure,and then influence the force of the f...
【更新日期】 2018-08-08

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