【摘 要】
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研究了两个平行的变形圆柱在无黏、不可压缩、无界流场中,以任意方式在垂直于圆柱轴线的平面内运动.根据圆定理,通过连续补偿复势的方法,得到了描述因两个变形圆柱平动引起的无旋流动的分析表达式.依据流体-圆柱系统的Lagrange方程,得出了这样两个变形圆柱平动的动力学方程.然后,运用4阶龙格-库塔法计算出在不同初始状态(速度和位置)下两个圆柱的运动轨迹、速度变化规律.数值结果显示,当两个运动圆柱伴随着同
【机 构】
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上海交通大学工程力学系,上海,200240
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研究了两个平行的变形圆柱在无黏、不可压缩、无界流场中,以任意方式在垂直于圆柱轴线的平面内运动.根据圆定理,通过连续补偿复势的方法,得到了描述因两个变形圆柱平动引起的无旋流动的分析表达式.依据流体-圆柱系统的Lagrange方程,得出了这样两个变形圆柱平动的动力学方程.然后,运用4阶龙格-库塔法计算出在不同初始状态(速度和位置)下两个圆柱的运动轨迹、速度变化规律.数值结果显示,当两个运动圆柱伴随着同相膨胀/收缩时,两圆柱受到相互排斥力;当伴随着反相膨胀/收缩时,两圆柱受到相互吸引力.特别是,当两个圆柱从远处相互靠近运动时,仅通过它们自身的膨胀、收缩变形,它们可以进行环绕运动.
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基于气泡泡壁运动方程,详细研究了在双频声场驱动下的气泡非线性动力学振荡特性.系统地研究了外加声场参数的变化对气泡非线性动力学特性的影响,采用时域图、相图和分叉图等对该现象进行了详细描述,并进一步给出了气泡由线性振荡经过倍周期分叉发展为混沌振荡的详细动力学过程.
波动推进方式作为一种高效的推进方式而被鱼类等水中生物广泛采用.本研究将研究外形对鱼类波动推进水动力性能的影响.数值方法采用浸入边界法,为了提高计算效率,采用自适应网格对核心区域进行加密,鱼的波动推进方式采用BCF(Body and Caudal Fin)推进方式.首先通过与文献的对比验证所建立数值计算方法的可信性.然后以5种厚度的对称翼型NACA0004、NACA0008、NACA0012、NAC
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为深入研究非定常空化湍流结构演化过程及流动机制,本研究采用可压缩空化流动数值计算方法,综合考虑汽/液两相可压缩性,对空穴断裂和空泡脱落的回射流机制和激波机制进行了数值模拟.不同于回射流机制下附着型空穴生长、回射流推进和空穴断裂阶空泡脱落等非定常演化过程,激波机制下激波产生、传播及其与空穴相互作用过程主导非定常空穴演化及流体动力特性,进一步,采用POD方法对空化湍流结构进行了分析,发现在不同机制下空
本研究应用高阶谱方法验证了有限水深下处于平衡态的共振波系的存在性.在简要介绍了高阶谱方法的基本原理后,分别通过规则波和非规则波数值模拟验证了高阶谱方法程序的可靠性.在不同水深下,通过同伦分析方法得到高阶平衡态共振波系的级数解,并将此作为波系演化的初始条件,利用高阶谱方法得到了不随时间变化的波谱.此工作有力支撑了平衡态共振波系在有限水深下的存在性.
水流紊动结构与规律,对水体中传热传质特性有重要影响.本研究采用直接数值模拟方法,模拟了雷诺数为3300的明渠水流流动.针对流速、压力等物理量的非线性时间序列,运用相空间重构方法对紊动参量进行分析,并采用关联积分-关联维算法(C-C算法)计算这些物理量的时间延迟和嵌入维数.结果表明:对于特定雷诺数的充分发展的紊流,流速的脉动特征不会随时间发生变化,并且固壁会加剧水流的紊动.相空间重构技术是一种紊流研
为了准确模拟绕三维扭曲水翼云状空化的非定常动力特性,基于Rayleigh-Plesset方程的球形空泡动力学模型和均相流假设,建立了一种非线性空化模型.分别采用非线性空化模型和Schnerr-Sauer模型对绕Delft Twist-11型三维水翼的非定常空化流动进行数值计算,得到了翼型升力系数、空泡总体积变规律及空穴形态周期性演变,并基于涡量输运方程对空化—旋涡的交互作用机理进行研究.通过与已有
综合实验与数值计算方法研究了绕扭曲水翼云状空化的流动结构.采用流动显示技术观察了绕NACA0009扭曲水翼的空穴形态演变过程,并采用大涡模拟(LES)方法进行了数值计算.结果表明:绕扭曲水翼云状空穴形态随时间呈准周期性的演变过程,包括附着空穴的发展,空泡团的脱落及溃灭,以及侧向射流和反向射流的发展、推进.侧向射流由水翼两侧逐渐发展,并在水翼中间截面处与回射流汇合,形成辐射状推进的反向射流.另外发现
自然界和工程实际中广泛存在着流体的密度分层现象.分层流体在一定的地形或边界条件诱导下,可于密度跃层处形成一种类似于明渠水跃的"内部水跃"现象.在河口地区,内部水跃造成的局部水体强掺混对悬浮泥沙的沉积、污染物的弥散有重要影响.本研究运用理论分析的方法研究了水底隆起地形上定常两层流的水力特性,并用图示法描绘了多种流态对应的参数条件,并初步探索了层间剪切流速对两层流流态的影响.结果表明,无论剪切流速是否
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