軸向流中彈性薄板大撓度流固耦合振動(dòng)的數(shù)值模擬.pdf

1、在流動(dòng)流體沖刷作用下板殼薄壁結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生振動(dòng)和失穩(wěn)現(xiàn)象，這是實(shí)際工程領(lǐng)域中經(jīng)常遇到和亟需解決的難題。本論文對(duì)軸向流中懸臂彈性薄板的大撓度流固耦合系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，薄壁結(jié)構(gòu)采用理想的彈性材料，做二維處理，流場(chǎng)采用二維不可壓縮的粘性流體，采用雙向流固耦合方法，并結(jié)合動(dòng)網(wǎng)格控制技術(shù)，應(yīng)用ADINA有限元軟件中強(qiáng)大的非線性流固耦合功能，結(jié)合既有的理論和研究成果對(duì)數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析，以期為各工程領(lǐng)域中該類結(jié)構(gòu)的流致振動(dòng)、失穩(wěn)的預(yù)測(cè)和控制提

2、供參考。論文主要內(nèi)容和成果包括：
　　1.建立了軸向流中單塊懸臂彈性薄板的數(shù)值模型，研究了在給定不同速度條件下流固耦合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和流場(chǎng)特性。一方面，系統(tǒng)由于氣動(dòng)彈性失穩(wěn)而發(fā)生hopf分叉，通過(guò)對(duì)時(shí)程曲線圖和振動(dòng)響應(yīng)分析，當(dāng)流速小于臨界流速時(shí)，受初始微擾作用的板經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間最終保持穩(wěn)定，當(dāng)流速大于臨界流速時(shí)，板發(fā)生穩(wěn)定的極限環(huán)振動(dòng)，并且撓度隨著流速的增大而增加，系統(tǒng)振動(dòng)頻率增大，板達(dá)到極限環(huán)顫振時(shí)間減少，板的振動(dòng)具有行波的特性。另

3、一方面，由于板振動(dòng)和邊界層脫落的影響，在流場(chǎng)下游形成卡門渦街，在給定流速的條件下，分別通過(guò)對(duì)渦量、壓力及流速三者的云圖分析，得到了流場(chǎng)變化特性，從而更加直觀形象的闡釋了流固耦合系統(tǒng)之間的交互作用。
　　2.建立了軸向流中兩平行懸臂彈性薄板的數(shù)值模型，研究了在給定不同的平行板間距條件下流固耦合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和流場(chǎng)特性。結(jié)果表明：隨著兩板間距大小的不同，兩板表現(xiàn)出三種不同的極限環(huán)振動(dòng)：同相位、異相位以及不確定相位；得到了同相位與異相位兩種