流固耦合動力學仿真方法及工程應用

第1章　流固耦合工程問題概論1
1.1　流固耦合工程問題發(fā)展現(xiàn)狀/ 4
1.2　水下航行器舵系統(tǒng)水彈性振動發(fā)展現(xiàn)狀/ 6
1.3　海洋立管渦激振動發(fā)展現(xiàn)狀/ 8
1.4　風力機柔塔橫風向渦激振動發(fā)展現(xiàn)狀/ 11
1.5　旋轉彈箭流固耦合發(fā)展現(xiàn)狀/ 13
1.6　柔性結構流固耦合研究存在的問題及解決方法/ 16

第2章　流固耦合問題的基本理論與方法19
2.1　引言/ 19
2.2　多體系統(tǒng)動力學求解方法/ 20
2.2.1　多體系統(tǒng)傳遞矩陣法基本理論/ 20
2.2.2　有限元法（FEM）基本理論/ 26
2.3　流體載荷求解方法/ 30
2.3.1　Theodorsen非定常流體理論/ 30
2.3.2　Van der Pol（范德波爾）尾流振子模型/ 33
2.3.3　計算流體力學（CFD）理論/ 36
2.4　流固耦合問題研究的基本方法/ 43
2.5　本章小結/ 45

第3章　水下航行器舵系統(tǒng)振動特性仿真與分析46
3.1　引言/ 46
3.2　基于MSTMM 的舵系統(tǒng)建模/ 46
3.2.1　彎扭耦合梁建模/ 47
3.2.2　舵系統(tǒng)動力學模型/ 51
3.3　舵系統(tǒng)動力學參數(shù)確定方法/ 62
3.3.1　舵系統(tǒng)FEM建模/ 62
3.3.2　基于FEM的模型驗證分析/ 63
3.3.3　基于FEM舵系統(tǒng)網格無關性驗證/ 65
3.3.4　舵系統(tǒng)彎曲、扭轉剛度參數(shù)獲取/ 69
3.4　基于MSTMM的舵系統(tǒng)振動特性仿真/ 70
3.5　本章小結/ 75

第4章　水下航行器舵系統(tǒng)水彈性仿真與分析76
4.1　引言/ 76
4.2　基于MSTMM的舵系統(tǒng)水彈性計算/ 77
4.2.1　基于MSTMM的舵系統(tǒng)線性顫振模型頻域分析/ 77
4.2.2　基于MSTMM的舵系統(tǒng)線性顫振模型時域分析/ 80
4.2.3　模型驗證/ 81
4.2.4　基于MSTMM的舵系統(tǒng)水彈性計算/ 87
4.3　結構參數(shù)和間隙非線性對舵系統(tǒng)水彈性的影響規(guī)律/ 90
4.3.1　基于MSTMM的舵系統(tǒng)二元顫振模型建模方法和參數(shù)獲取/ 90
4.3.2　舵系統(tǒng)的二元顫振模型建模/ 94
4.3.3　舵系統(tǒng)二元顫振模型建模合理性驗證/ 98
4.3.4　計算結果分析/ 106
4.4　本章小結/ 113

第5章　柱體結構渦激振動仿真與分析114
5.1　引言/ 114
5.2　二維彈性支撐柱體渦激振動動力學模型/ 115
5.2.1　基于Van der Pol尾流振子模型的彈性支撐柱體VIV 模型/ 116
5.2.2　基于CFD模型的彈性支撐柱體VIV 建模與二次開發(fā)/ 119
5.3　二維彈性支撐柱體VIV機理/ 125
5.3.1　基于Van der Pol模型的彈性支撐柱體VIV 模型計算結果/ 125
5.3.2　基于CFD模型的彈性支撐柱體VIV 模型計算結果/ 126
5.4　三維柔性柱體渦激振動/ 132
5.4.1　三維RTP立管渦激振動/ 133
5.4.2　三維風力機塔筒渦激振動/ 142
5.5　本章小結/ 155

第6章　柱體結構渦激振動抑制方法及仿真157
6.1　引言/ 157
6.2　安裝NES的二維彈性支撐柱體渦激振動減振/ 158
6.2.1　NES簡介/ 158
6.2.2　基于Van der Pol尾流振子模型的R-NES減振/ 159
6.2.3　基于CFD模型的T-NES減振/ 170
6.2.4　基于Van der Pol尾流振子模型的T-NES渦振控制/ 180
6.3　安裝螺旋列板的三維海洋立管渦激振動減振/ 187
6.3.1　基于CFD/FEM雙向耦合的立管渦激振動模型驗證/ 187
6.3.2　安裝有螺旋列板的立管渦激振動響應/ 191
6.4　本章小結/ 195

第7章　彈箭單雙向流固耦合仿真與分析196
7.1　引言/ 196
7.2　旋轉彈箭空氣動力學計算/ 197
7.2.1　M910和F4旋轉彈箭計算參數(shù)/ 197
7.2.2　計算流場設置/ 199
7.2.3　氣動特性計算公式/ 202
7.2.4　M910和F4旋轉彈箭氣動特性分析/ 203
7.3　火箭彈靜氣動彈性仿真計算/ 210
7.3.1　彈箭法向力分布數(shù)值計算/ 210
7.3.2　靜氣動彈性計算/ 212
7.4　火箭彈靜氣動熱彈性仿真計算/ 225
7.4.1　靜氣動熱彈性單向耦合計算方法/ 225
7.4.2　火箭彈靜氣動加熱數(shù)值計算/ 227
7.4.3　火箭彈靜氣動熱彈性分析/ 231
7.5　本章小結/ 233
　　　
參考文獻234