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刚体-流体耦合运动的浸入边界法研究

发布时间:2018-05-31 05:36

  本文选题:流固耦合 + 浸入边界法 ; 参考:《北京理工大学学报》2017年02期


【摘要】:为避免复杂贴体网格的生成和动、静界面滑移网格技术插值带来的误差,提出采用浸入边界法模拟流体刚体的耦合运动.借助求解不可压缩N-S方程组的分步投影方法的思想,来求解基于浸入边界法的耦合系统方程.其中刚体边界离散点的作用力密度通过强制满足刚体边界的无滑移条件(位移和速度一致)导出,结合刚体定轴旋转的动量矩定理,采用Newmark时间积分方法,实现对刚体运动特性的预测.同时,通过δ光滑函数,将刚体边界离散点的作用力密度转换到流体的欧拉网格点上,实现对流场速度的修正.在空间离散上,对流项采用Quick迎风格式,扩散项采用中心差分格式,采用2阶显式Adams-Bashforth法离散时间项.以雷诺数为300的圆柱绕流为基准数值算例,验证数值计算结果的可靠性.
[Abstract]:In order to avoid the error caused by sliding mesh technique in static interface to avoid the generation and movement of complex body-fitted meshes, a method of immersion boundary method is proposed to simulate the coupled motion of rigid body of fluid. Based on the idea of step projection method for solving incompressible N-S equations, the coupled system equations based on immersion boundary method are solved. The force density of the discrete point of the rigid body boundary is derived by compulsively satisfying the no-slip condition of the rigid body boundary (displacement and velocity are the same), combined with the moment of momentum theorem of the rigid body's fixed axis rotation, the Newmark time integral method is used. The motion characteristics of rigid body are predicted. At the same time, by means of 未 smooth function, the force density of discrete points in rigid body boundary is converted to Eulerian grid point of fluid, and the velocity of flow field is corrected. In spatial discretization, the convection term is discretized by Quick upwind scheme, the diffusion term by central difference scheme, and the second order explicit Adams-Bashforth method is used to discretize the time term. A numerical example of the flow around a cylinder with Reynolds number of 300 is given to verify the reliability of the numerical results.
【作者单位】: 昆明理工大学工程力学系;
【基金】:国家自然科学基金资助项目(51479085,11262008) 霍英东青年基金项目(141120)
【分类号】:O353.4

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本文编号:1958492

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