二維波動板的非線性數(shù)值分析.pdf

1、本文數(shù)值分析了模擬魚類波狀擺動的二維波動板問題，分析了其動力學(xué)性能?；谌缦录僭O(shè)：(i)外部流場為非定常勢流，(ii)魚類游動時，從尾緣脫瀉出離散的點渦，(iii)在尾緣處滿足非定常Kutta條件，此復(fù)雜問題被簡化成為對非定常的Laplace方程的求解。 對于波狀擺動，推力主要由壓差阻力形成。Lighthill的細(xì)長體理論和通過渦格法求解的三維波動板理論都曾經(jīng)對小波幅的波狀擺動進行過線性分析，在此基礎(chǔ)上，對非線性的大幅波狀擺動進

2、行研究，并模擬了尾渦的脫瀉、變形和配對過程。本文分析了三種模型：變幅波動板、平板與波動板組合、圓弧板與波動板組合的動力學(xué)性能。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)行波相速度大于流動速度時方能產(chǎn)生向前的正推力，推力系數(shù)隨著頻率的增加單調(diào)遞增，同時它們也都隨著波幅的增加而增加，隨著波數(shù)的增加而減小。變幅波狀擺動，當(dāng)行波傳播方向與前進方向一致時，推進效率較低，反之，波傳播方向與前進方向相反時，具有較高的推進效率，推進效率隨著頻率的增加從0迅速的增加，達(dá)到最高點后緩慢

3、的下降。平板與波動板組合和圓弧板與波動板組合的推進效率隨著頻率的增加緩慢的增加，并漸趨平緩。變幅波動板和平板與波動板組合的推進效率隨著波幅的增加而減小，隨著波數(shù)的增加而增加。圓弧板與波動板組合的推進效率隨著波數(shù)的增加而增加，同時也隨著波幅的增加而增加，這與前面兩個模型的變化趨勢相反。 基于波耳豪津(Pohlhausen)求解定常邊界層方程的方法加以推廣求解非定常邊界層，并對粘性阻力進行了分析。阻力系數(shù)隨著頻率的增加而增加，同時也