摘要：建立旋翼结构振动载荷的流固耦合分析方法,计算分析旋翼前飞状态下的结构振动载荷,其中旋翼动力学模型中采用大变形梁模型,旋翼气动模型采用CFD模型,利用多重滑移网格技术实现旋翼变距、旋转等运动,最后采取松耦合策略集成动力学、气动模型。在结构和气动模型分别验证的基础上,通过计算SA349/2直升机桨叶在前飞状态的挥舞、摆振剖面结构振动载荷并对比飞行实测数据,验证流固耦合计算方法的准确性,同时对比自由尾迹模型计算结果,证明在旋翼结构振动载荷计算当中引入CFD方法能有效提高载荷计算的预估精度。

摘要：热推进技术采用小分子量气体作为推进剂可以获取较高的比冲,是具有巨大应用前景的空间推进技术,而提高热推力器换热芯换热效率是目前亟待解决的问题。本文设计了基于层板结构的换热芯,结合层板结构的传热特点与流固耦合传热理论,对层板换热芯传热和工质流动进行了模拟计算。根据耦合传热理论,将层板与工质的导热简化为系统内部边界条件,通过仿真计算得到了层板流固耦合温度场和流场分布特性,工质可以被加热至2300K以上,验证了层板结构用于热推力器换热芯的有效性。

摘要：建立了某国-Ⅴ柴油机缸盖、缸垫和机体整机有限元模型,采用流固耦合方法对模型进行了温度场分析。首先通过专业软件AVL-Fire对缸内工作过程和冷却水套进行三维数值分析,取得燃烧传热边界和冷却水套传热边界;然后将计算得到的传热边界映射至整机表面网格,利用有限元软件对整机模型进行求解。模拟结果表明:缸盖最高温度为236.9℃,低于该强化机型缸盖材料的极限温度,各缸火力面的温度分布差异在3℃范围内,同时结合边界条件的试验验证,表明缸盖的热负荷满足设计要求。

摘要：开展复合材料螺旋桨流固耦合相互作用分析,为复合材料螺旋桨设计提供思路,有利于进一步提高螺旋桨的性能。文章进行了螺旋桨二维弹性剖面静力学分析,进而对不同几何复合材料桨叶的流固耦合作用特性做了数值计算比较研究,在此基础上,通过与对应的刚性螺旋桨的比较计算分析,研究了在多工况下的复合材料螺旋桨水动力性能影响,探索了在来流变化过程中复合材料螺旋桨的振动性能。文中研究得出了一些有意义的结论,为复合材料螺旋桨设计及应用奠定了基础。

摘要：大规模复杂流体场景的高效交互模拟技术在灾难仿真、虚拟现实和影视特效制作等领域都有重要的应用价值.针对现有基于物理的流体算法大多只适于尺度较小的场景,难以有效地模拟复杂流体大场景中流固耦合时的固体破碎效果的问题,提出一种复杂场景的固液耦合高效模拟方法.首先提出一种基于流体隐式粒子法和散度为零的SPH法相混合的计算框架,在确保流体物理属性的同时充分利用细粒度的隐式粒子来丰富流体运动细节,提高场景模拟的真实感;然后采用一种多维度的流固耦合分合计算策略来进一步提高流固耦合效率;为实现流体冲击下的固体破碎效果,采用一种物理与几何相混合的破碎方法:以基于断裂力学中的应变能密度模型来确定固体破碎时碎片的分布,采用基于几何的质心Voronoi方法快速生成碎片,最终实现百万量级粒子参与的复杂流体场景的交互模拟,以及高速流体冲击下的固体破碎效果的高效模拟.

摘要：渡槽结构是一种薄壁杆件结构,有其自身特点,依据符拉索夫(Volasov)及豪斯纳尔(Housner)理论建立考虑槽内水体流固耦合的渡槽薄壁结构空间地震响应分析模型,该模型综合考虑了渡槽横向、竖向、纵向、自由扭转、约束扭转变形以及槽内水体对槽身的流-固相互作用等。由能量原理推导给出了渡槽薄壁梁段单元刚度矩阵及质量矩阵,建立了渡槽结构无水空载及槽内有水时横向地震响应计算方程。利用该模型对某单墩渡槽进行了多工况地震时程响应计算,经与解析解比较,证明模型的正确性,同时说明在地震荷载作用下,渡槽在无水空载及设计水位时的横向位移有所变化。模型计算简单易行,是考虑槽内水体流固耦合作用的渡槽薄壁结构实用的地震响应分析模型。

摘要：在采用松耦合方法进行建筑物的风致流固耦合计算时,由于结构模型的节点数量通常要比流体计算模型的节点少,因此变形的连续性和协调性往往会由于所采用算法的不当而失真,继而导致计算收敛困难和结果误差。提出一种基于自由变形(Free-Form Deformation,FFD)原理的高层建筑三维变形方法,即在不改变建筑表面流体网格数量和拓扑关系的前提下,通过将结构节点作为建筑物变形的控制点,实现利用少量结构节点变形信息完成大量流体网格的高阶连续变形的功能。通过算例验证以及与风洞试验结果和已有文献成果的比较表明,本文方法实现高层建筑的任意复杂连续侧弯及扭转变形,数值模拟结果与试验吻合得更好,提高数值计算的精度,增强计算的收敛性。

摘要：针对叶片故障的原因颤振问题,基于计算流体动力学/计算结构力学(CFD/CSD)耦合算法,研究了压气机典型叶片的流固耦合(FSI)问题及颤振特性.使用有限体积法求解非定常三维Navier-Stokes方程和有限元法求解三维结构体模型,在两个求解器间由载荷转换、网格变形传递和同步化方法完成数据交换及求解.以高性能风扇NASA(National Aeronautics and Space Administration)Rotor 67为例,对其工况下的气弹响应进行分析,计算结果与实验数据进行对比,以确认方法的正确性和有效性.结果表明可根据循环功和平均压力分布来分析叶片的颤振机理,从而为压气机稳定性的判定提供重要依据.

摘要：针对微灌压力调节器在调压过程中内部压力、速度分布及调节组件运动状况等特性难以用传统方法分析的问题,采用流固耦合方法进行了数值计算。通过对比数值计算与实验结果发现,进出口压力的最小相对误差为0.98%,最大相对误差为14.28%,流量的相对误差为6.19%,从而验证了流固耦合方法的可行性。在此基础上,对压力调节器内部压力、速度分布以及调节组件的轴向位移趋势等特性进行了分析,结果表明:稳定工作状态下压力损失主要发生在调节组件与进口花篮堵头之间,压力损失占进口压力的28.13%～34.17%,该值随着进口压力的增加而增大;进口压力达到一定值后,调节组件的轴向位移随进口压力的增加而增大,最后稳定在13mm～13.8mm之间并呈波动性变化。所得结果可为微灌压力调节器设计提供参考。

摘要：以排架矩形渡槽为研究对象,建立三维渡槽水流固耦合计算模型,通过自回归滑动平均(ARMA)模型模拟脉动风,采用任意拉格朗日欧拉(ALE)方法求解渡槽和水体的耦合相互作用问题,针对不同水深工况、不同渡槽截面高宽比,计算分析渡槽流固耦合体系在风荷载随机动力作用下的横向位移、倾覆力矩及动水压力。研究结果表明:不同高宽比的渡槽随着槽内水深的变化,其流固耦合体系风致动力性能的变化规律性相近;在等流量水深工况下,截面高宽比的变化对渡槽结构的振动和稳定性有显著影响,在渡槽抗风设计中应予以重视。