魚(yú)類游動(dòng)的N—S方程數(shù)值模擬與推進(jìn)機(jī)理探索.pdf

1、魚(yú)類游動(dòng)本身是個(gè)很復(fù)雜的流體力學(xué)問(wèn)題，蘊(yùn)含著深刻的流體力學(xué)機(jī)制，對(duì)其進(jìn)行深入了解，會(huì)對(duì)水下航行器及飛行器的設(shè)計(jì)有很大的啟發(fā)，并能有助于一些實(shí)際工程問(wèn)題的解決，如研究如何改善水下航行器的推進(jìn)效率及如何利用擺動(dòng)翼減少飛機(jī)的阻力等等。本文數(shù)值模擬了修科模式魚(yú)類游動(dòng)時(shí)魚(yú)體周圍的二維及三維非定常流場(chǎng)，并以此對(duì)魚(yú)類波狀擺動(dòng)游動(dòng)的推進(jìn)機(jī)理，即渦控制方式進(jìn)行了研究。 本文建立了以修科模式魚(yú)類游動(dòng)為樣本的簡(jiǎn)化二維及三維魚(yú)體運(yùn)動(dòng)模型。由于魚(yú)類游動(dòng)從

2、流體力學(xué)角度考慮為一個(gè)非定常粘性流動(dòng)問(wèn)題，故本文以N-S方程為主控方程，利用無(wú)限插值網(wǎng)格方法生成魚(yú)體運(yùn)動(dòng)各狀態(tài)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，結(jié)合格心有限體積空間離散格式，B-L湍流模型和雙時(shí)間的時(shí)間推進(jìn)方法，開(kāi)發(fā)了非定常流場(chǎng)的二維及三維求解程序；其中子迭代的時(shí)間推進(jìn)采用了五步Runge-Kutta方法，并應(yīng)用了當(dāng)?shù)貢r(shí)間步長(zhǎng)、隱式殘值光順等加速收斂措施。并對(duì)二維求解程序進(jìn)行了算例驗(yàn)證。 通過(guò)計(jì)算得出了魚(yú)類游動(dòng)時(shí)各狀態(tài)的流場(chǎng)信息以及總體受力情況。結(jié)合