軸向流中彈性薄板大撓度流固耦合振動的數(shù)值模擬.pdf

1、在流動流體沖刷作用下板殼薄壁結(jié)構(gòu)會發(fā)生振動和失穩(wěn)現(xiàn)象，這是實際工程領(lǐng)域中經(jīng)常遇到和亟需解決的難題。本論文對軸向流中懸臂彈性薄板的大撓度流固耦合系統(tǒng)進行了數(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)合動網(wǎng)格控制技術(shù)，應(yīng)用ADINA有限元軟件中強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數(shù)值模擬計算結(jié)果進行了分析，以期為各工程領(lǐng)域中該類結(jié)構(gòu)的流致振動、失穩(wěn)的預測和控制提

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)和流場特性。一方面，系統(tǒng)由于氣動彈性失穩(wěn)而發(fā)生hopf分叉，通過對時程曲線圖和振動響應(yīng)分析，當流速小于臨界流速時，受初始微擾作用的板經(jīng)過一定的時間最終保持穩(wěn)定，當流速大于臨界流速時，板發(fā)生穩(wěn)定的極限環(huán)振動，并且撓度隨著流速的增大而增加，系統(tǒng)振動頻率增大，板達到極限環(huán)顫振時間減少，板的振動具有行波的特性。另

3、一方面，由于板振動和邊界層脫落的影響，在流場下游形成卡門渦街，在給定流速的條件下，分別通過對渦量、壓力及流速三者的云圖分析，得到了流場變化特性，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：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