21274.低雷諾數(shù)下流固耦合及流動控制的數(shù)值研究

1、碩士學位論文低雷諾數(shù)下流固耦合及流動控制的數(shù)值研究NumericalinvestigationoffluidstructureinteractionandflowcontrolatlowReynoldsnumber學號：212Q魚2Q壘大連理工大學DalianUniversityofTechnology大連理工大學碩士學位論文摘要在海洋工程中，圓柱型結(jié)構(gòu)有著廣泛的應用。如海洋立管，海底輸油管道等。當流體經(jīng)過這些圓柱結(jié)構(gòu)時，由于渦旋脫落產(chǎn)

2、生周期性流體作用力，引起結(jié)構(gòu)渦激振動，這將對結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定及安全帶來危害，該問題是典型的流固耦合問題。為研究與圓柱結(jié)構(gòu)相關的流固耦合問題及可行的流動控制措施，本文首先建立了二維層流狀態(tài)下的數(shù)值模型，并引入基于任意拉格朗日歐拉方法的動網(wǎng)格技術處理流固耦合問題。本文的研究內(nèi)容包括：圓柱順流向和橫流向兩自由度受迫振動基本特性；圓柱轉(zhuǎn)動與橫流向兩自由度受迫振動基本特性；圓柱附屬流動控制裝置(整流罩)的流動控制效果。在進行數(shù)值計算前，對數(shù)值模型的可靠

3、性進行了必要的校驗和驗證。首先，本文對不同相位差下圓柱順流向與橫流向兩自由度受迫振動問題進行了數(shù)值研究，研究發(fā)現(xiàn)：各個相位差下升力系數(shù)均方根CLRMs和平均拖曳力系數(shù)CDM均隨受迫振動頻率增加而增加；不同相位差下，圓柱受力不同。其次，本文對圓柱轉(zhuǎn)動與橫流向兩自由度受迫振動問題進行了數(shù)值模擬，重點研究兩種受迫振動之間相位差對尾渦脫落模式及圓柱受力特征的影響，研究發(fā)現(xiàn)：當受迫振動頻率很小時(st變成非“鎖定”狀態(tài)的受迫振動頻率下，圓柱受力很

4、??；文中研究范圍內(nèi)，當“鎖定“發(fā)生時，尾渦脫落模式均為2S模式。最后，本文對圓柱附加整流罩流固耦合問題進行了數(shù)值研究，在本文的計算范圍內(nèi)，計算結(jié)果表明：當約化速度Ur=48時，整流罩系統(tǒng)受力發(fā)生跳躍；通過與相同雷諾數(shù)下靜止單圓柱的計算結(jié)果對比可知，整流罩的減阻作用是明顯的；而在特定的約化速度范圍內(nèi)，系統(tǒng)升力也顯著的減小，但在這個約化速度范圍之外的系統(tǒng)升力卻增加了。綜上所述，在本研究范圍內(nèi)，在一定約化速度條件下，整流罩無論是在減阻方面還是