流場模擬和結(jié)構(gòu)風效應(yīng)研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)輕量化、大型化、造型復(fù)雜化給空間結(jié)構(gòu)研究與設(shè)計提出嚴峻挑戰(zhàn)。結(jié)構(gòu)柔性特征日趨明顯，結(jié)構(gòu)與風的耦合作用效應(yīng)愈加顯著。如何精確揭示結(jié)構(gòu)周圍風場特征，把握風和結(jié)構(gòu)間復(fù)雜的耦合作用機理，是當今理論和工程界亟待解決的熱點問題。本文基于計算流體動力學(xué)和計算結(jié)構(gòu)動力學(xué)理論，對流固耦合問題中的風振力學(xué)模型和相關(guān)求解算法進行了研究。 提出了基于沿動力特征線方程多步泰勒擴展的完全顯式二階時間離散CBS（Characteristic-Based

2、Split，基于特征線的分離算法）有限元格式，并應(yīng)用于低雷諾數(shù)下柱體瞬態(tài)繞流模擬。完全顯式二階CBS格式在保持原CBS格式所有屬性的同時在時間上具有二階精度。計算結(jié)果與相關(guān)文獻數(shù)據(jù)進行比較分析，驗證本文方法的可靠性。通過單柱和并排雙柱繞流分析，研究有干擾情形下的流場變化。 研究流體域網(wǎng)格和結(jié)構(gòu)域網(wǎng)格的生成和更新方法，流體和結(jié)構(gòu)界面網(wǎng)格間的協(xié)調(diào)和信息傳遞策略，提出了具有較滿意精度、光滑性、魯棒性和計算效率的網(wǎng)格更新新方法—改進彈簧

3、近似法，推導(dǎo)了計及扭轉(zhuǎn)彈簧剛度修正的彈簧剛度,克服了在大變形情形下彈簧近似法易發(fā)生網(wǎng)格錯位和扭曲的缺點，使該方法可應(yīng)用于大變形、大扭轉(zhuǎn)情形下的網(wǎng)格更新，并以復(fù)雜邊界的NACA0012翼型流場的網(wǎng)格更新予以檢驗。另一方面，將彈簧近似法推廣，通過映射得到結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的彈簧近似法，同樣可獲得較好的網(wǎng)格質(zhì)量。 研究群體互擾下的風場繞流和風壓分布問題。修正了大渦模型亞格子應(yīng)力的湍動粘度，以改善大渦模型對壁面湍流的描述，在壁面處得到與DNS直