重力场内流体-纤维流固耦合分析

论文摘要

为了研究计及重力场的流体与柔性体耦合的动力行为,探究其动力学内在规律,基于格子玻尔兹曼方法（lattice Boltzmann method,LBM）、浸入边界法（immersed boundary method,IBM）和动量交换原理（momentum exchange,ME）结合的ME-IBMLBM理论,采用有限差分法（finite difference method,FDM）对二维空间里受重力场影响的单根柔性纤维在均匀流场中的运动特性进行了数值模拟,探究了不同流体速度（U0）、纤维长度（Lx）和线密度（M）下单根柔性纤维在多场耦合作用下的动态响应。研究结果表明,在一定的U0、Lx、M条件下,一端固定柔性纤维运动在多场耦合作用下有稳态与非稳态两种基本运动形式,与实际情况相符。根据模拟数据分析,发现纤维可在以下三种多场耦合模型中呈现稳态运动:（1）若U0=0. 02、Lx=30,M应小于0. 2;（2）若M=0. 25、U0=0. 02,Lx应小于26;（3）若M=0. 3、Lx=36,U0应大于0. 06。

论文目录

• 1 LBM-IBM流固耦合算法
•   1.1 流场演化方程及求解
•   1.2 边界处理
•   1.3 格子单位和物理单位的转换
•   1.4 结构控制方程及求解
•   1.5 流固耦合求解流程
• 2 数值模拟
• 3 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 赵冉,冯志华,钱晨

关键词: 格子玻尔兹曼方法,浸入边界法,重力场,柔性纤维

来源: 科学技术与工程 2019年15期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,基础科学

专业: 力学

单位: 苏州大学机电工程学院

分类号: O353.4

页码: 12-19

总页数: 8

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