论文摘要
柔性结构与流动的耦合现象广泛存在于自然界、各种生物系统及工业过程中,对这些问题进行研究有助于更好的理解自然现象、生物及工业过程,以及对其进行合理的利用和控制。本篇论文即是从这些现象中提取出壁面嵌入柔性纤维的槽道流动模型并进行数值计算,考察流固耦合过程中流动与结构相互作用的一般规律。利用‘浸入边界方法’可以很自然的处理结构在流体作用下的大变形运动,基于该方法,本文首先探索了周期性边界条件下壁面嵌入柔性纤维的槽道装置中各参数对流动状态和阻力特性的影响。计算结果表明:流动状态受纤维刚度和流动雷诺数的共同影响。系统的整体趋势是在小刚度和小雷诺数下趋向于呈稳态,反之趋向于呈瞬态;而阻力曲线在稳态和瞬态情况下具有完全不同的变化趋势,稳态情况下阻力曲线分布在一个极限区域内,瞬态情况下的分布则更复杂,且受纤维刚度影响较大。此外,对纤维分布对称性影响的研究表明:无论是稳态还是瞬态情况,纤维分布的不对称性都不会影响流动的最终状态。此处还对纤维倾斜时的情况作了初步讨论。计算结果显示纤维倾斜方向对装置的阻力特性具有明显的影响。最后,通过改变入口边界条件考察了非周期性边界条件下装置中的流动结构、流动状态分布及阻力特性,结果表明:同周期性边界条件下的结果相比,流动形态在参数空间中的分布具有相似的趋势,但在分布范围上具有很大差异;同时阻力系数曲线也具有相似的变化规律。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 后如意
导师: 熊永亮
关键词: 流固耦合,浸入边界法,柔性纤维,槽道流动
来源: 华中科技大学
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 力学
单位: 华中科技大学
分类号: O353.4
DOI: 10.27157/d.cnki.ghzku.2019.001196
总页数: 74
文件大小: 3784K
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