二维均匀来流-平板系统流动特性及平板质量影响数值研究

【作者】 吕程； Fang-Bao Tian； 吴健；

【机构】 哈尔滨工业大学能源科学与工程学院； School of Engineering and Information Technology,UNSW Canberra；

【摘要】 自然界和工程应用中存在着大量柔性体与流体耦合运动的现象。与传统的刚体-流体流固耦合问题不同,柔性体的变形会很大程度影响流场结构。这类流-固耦合问题不仅与流体运动状态有关,还取决于柔性体本身的结构与材料特性。本文采用锐利边界浸入边界法,通过耦合求解非定常流体力学方程和悬臂梁的高阶偏微分运动控制方程,对中点固定在二维均匀流场中的单个有质量平板的运动特征进行了数值模拟(见图1)。模拟结果表明,在不同的雷诺数条件下,柔性体呈现出稳定静止、周期摆动和混沌运动三种运动状态,我们确定了不同流动状态的临界雷诺数,见图2。在相同的来流条件下,柔性体与流体间的密度比越大,其运动状态越趋于稳定。另外,平板质量对平板的阻力标度律也有显著影响,我们对其影响机理也通过数值计算进行了初步分析。更多还原