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《流体固体动力耦合分析的有限元法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第22卷第6期工程力学Vol.22No.62005年12月ENGINEERINGMECHANICSDec.2005文章编号：1000-4750(2005)06-0001-06流体固体动力耦合分析的有限元法*1,232刘云贺，俞茂宏，陈厚群(1.西安理工大学，西安710048；2.中国水利水电科学研究院，北京100044；3.西安交通大学，西安710049)摘要：应用有限元法探讨了流体、固体接触界面由无限接触点对组成，并以接触点对的瞬态接触内力作为待定变量的流体固体动力耦合模型的数值求解方法。分析了流体、固
2、体域插值函数的特点，用二维八节点等参元及流固接触面上的接触点对单元，对流固耦合系统进行了离散化处理；并采用变分原理推导了反映流体固体动力相互作用机理的接触约束矩阵(或称动力耦合矩阵)，建立了有限元控制方程，给出了完整的数值计算方法,研编了动力耦合系统的分析程序。数值计算结果与经典理论解误差很小，验证了动力耦合模型和有限元求解方法的正确性及其较高的计算精度。关键词：流固耦合；数值分析；接触约束矩阵；瞬态动力；变分原理中途分类号：TV312文献标识码：AFINITEELEMENTMETHODFORTRANSI
3、ENTANALYSISOFFLUID-STRUCTURECOUPLINGPROBLEM1,232LIUYun-he,YUMao-hong,CHENHou-qun(1.Xi’anUniversityofTechnology,Xi’an710048,China;2.ChinaInstituteofWaterResourcesandHydropowerResearch,Beijing100044,China;3.Xi’anJiaotongUniversity,Xi’an710049,China)Abstract
4、:Thetransientanalysisoffluid-structurecouplingsystemisconductedusingfiniteelementmethod,inwhichthetransientcontactforceoftheunlimitedcontactpointscouplinginthecontactinterfacebetweenfluidandstructureistakenasunknownvariable.The2-dimensional8-nodeelementan
5、dthecontactpointcoupleelementsareused,basedontheinterpolatingfunctionfeatureinthefluidandstructuredomain.Thefluid-structurecouplingsystemisdividedintoelements,andthefiniteelementequationwiththecontactconstrainmatrixthatreflectsthemechanismofinteractionisd
6、erivedfromavariationalprinciple.Acomputerprogramisdevelopedforthetransientanalysisoffluid-solidcouplingsystem.Numericalresultsareinexcellentagreementwiththoseoftheavailableanalyticalsolution.Keywords:fluid-solidcoupling;numericalanalysis;contactconstraint
7、matrix;transientdynamic;variationalprinciple[1~3]流体－固体动力耦合是广泛存在于水利、船动力耦合问题的复杂性，尚存在流体小幅振动，[2~4]舶、海洋以及航空航天等许多个工程领域中十分重液面无面波影响，流体固体接触界面无相对滑[1,5][6,7]要和多学科交叉的研究课题。近一个世纪以来，国动等假定以及非真正耦合的叠代求解，还远内外学者对流体与固体的动力耦合理论和方法开没有达到理论与实践的统一，有必要深入研究。作展了广泛的研究，取得了一定的成果。但由于流固者在文
8、献[8]中分析了流体、固体接触界面上的运动———————————————收稿日期：2003-11-13；修改日期：2004-04-19基金项目：国家自然科学基金资助(50209014)作者简介：*刘云贺(1968)，男，辽宁人，副教授，博士，中国水利水电科学院博士后，从事流固耦合及水工结构抗震研究(E-mail:liuyhe@xaut.edu.cn)；俞茂宏(1934)，男，浙江人，教授，博士生导师，从事工程力学和结构强度理论
