旋转圆柱与拍动丝线复杂绕流的数值模拟研究

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1、ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａ硕士学位论文馨旋转圆社与相切丝线复杂统洗论文题目的教值模拟研尧明波超作者姓名洗体＾学学科专业到难生教授陆夕云教授导师姓名一八年Ｗ完成时间中囯科学技木大学硕士学位论文论文题目：旋转圆柱与拍动丝线复杂绕流的数值模拟研究作者姓名：胡浪超学科专业：流体力学导师姓名：刘难生教授陆夕云教授完成二一八日寸间：？年六月ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏ

2、ｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａｙ’ＡｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｆｏｒｍａｓｔｅｒｓｄｅｇｒｅｅＮｕｍｅｒｉｃａｌＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆＣｏｍｐｌｅｘＦｌｏｗｏｆＲｏｔａｔｉｎｇＣｉｒｃｕｌａｒＣｌｉｎｄｅｒａｎｄＦｌａｐｐｉｎｇＦｌｅｘｉｂｌｅｙＦｉｌａｍｅｎｔ’ＡｕｔｈｏｒｓＮａｍｅ－：ＬａｎｇＣｈａｏＨｕＳｅｃｉａｌｉｔ：ＦｐｙｌｕｉｄＭｅｃｈａｎｉｃｓｏ－ｉ．ＮＬｉｕＳｕｐｅｒｖｓｏｒ：ＰｒｆａｎＳｈｅｎｇｒｆ－Ｐｏ．ＸｉＹｕｎＬｕＦｉｎｉｓｈｅｄＴｉｍｅ

3、：Ｊｕｎｅ２０１８，中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研宄工作所取得的成果，论文中不包含任何他人己经发表或。除已特别加以标注和致谢的地方外撰写过的研宄成果一同工作的同志对本研宄所做的贡献均己在论文中作。与我了明确的说明。作者签名：Ｍ瓜風签字日期：威中国科学技术大学学位论文授权使用声明一作为申请学位的条件之，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅

4、，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文一的内容相致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。（年）Ｖ公开□保密：■姑导师签名作者签名ｉ：姊〇〇签字日期：２１８ＩｊＡ签字日期：摘要摘要涉及流固耦合的复杂绕流是自然界和工程领域常见的现象，具有广泛的基础和应用背景。本文采用格子玻尔兹曼方法、有限差分法、及浸入边界法（反弹边界法相）；结合的方法，数值研究了三个典型的复杂绕流问题。主要工

5、作及研宄成果如下：１研宄了旋转圆柱尾流中圆柱的绕流问题。根据两圆柱间隙中和下游圆柱尾（）－，ｅｘｔｅｎｄｅｄｂｏｄＥＢｒｒｓｒｔｔｔＲＲ流的流动特征发现了ｙ、ｅｖｅｅｄｅａａｃｈｍｅｎ、（）（）ｒｅａｔｔａｃｈｍｅｎｔＲＡ、ｄｅｔａｃｈｍｅｎｔＤＡ、及ｃｏｓｈｅｄｄｉｎＣＳ）五类流动模态；在（）（（）ｇｒｅｖｅｒｓｅｄｒｅａｔｔａｃｈｍｅｎｔ模态中，上游圆柱逆时针旋转导致下游圆柱迎风面的剪切层向上游延伸，ｐ附触上游圆柱上表面的剪切层；基于ｔｓ参数平面的模（ｙ）态相图，获得了间距比ｓｙＤ渐增导致的模态转变路径。

6、发现模态转变路径相似时，升阻力系数和Ｓｔｒｏｕｈａｌ数随间距比ＳＤ的变化特征也相似。低旋转率／＝？．．，流动模态及其转变路径与串置静止双圆柱情形相似ｄ０１０２５时；高旋转＝率《２．０？３．０时，流动模态为ＲＲ和ＤＡ，与静止双圆柱情形完全不同。此＝？１－夕卜．２５，Ｒ，当《０时ＡＣＳ流动模态转变导致上下游圆柱的平均阻力系／《＝２？－．７５３．０，ＲＲＤＡ流数；、升力均方根值及脱涡频率陡增当时动模态转变导致上游圆柱的平均阻力系数陡增，下游圆柱在ａ＝３．０，５／？＝１．４时获得／推力。２研宄了旋转圆

7、柱尾流中的柔性丝线拍动模态。根据拍动丝线形成的包络图，发（）现了反向、缠绕和正向拍动三类主要模态，其中反向和正向拍动模态分别包含：反向单侧拍动模态以下典型亚模态、反向双侧拍动模态、反向静止模态；正向单侧拍动模态、正向双侧拍动模态、正向静止模态；基于ａ，ＧＤ参数平面（／）－正向模态的主要模的模态相图，获得了丝线圆柱间距比ＧＤ渐增导致的反向／态转变路径；通过分析不同模态的典型尾涡结构，探讨了柔性丝线拍动模态形成的流动机理；此外，发现在特定参数下，丝线拍动可产生明显的反馈作用：完全抑制旋转圆柱尾流脱涡或促进尾涡生成脱泻，导致旋

8、转圆柱减阻甚至产生推力或明显增阻。了丝线干扰下的串置双圆柱绕流，丝线简支固定于双圆柱间隙之中⑶研究。