线性与非线性流固耦合动力学数值方法的进展及应用

• 作者: 邢景棠
• 来源期刊: 力学进展
• 学科: 物理学
• 关键词: 线性与非线性流固耦合 混合有限元-子结构法 混合有限元-边界元法 混合有限元-有限差分法 混合有限元-光滑粒子法 流体晃动 声腔-结构耦合 破浪模拟 流体中的压力波 液化天然气船/超大浮体-水耦合 波能采积
• 年，卷（期）: 2016,（1）
• 页码范围: 95-139
• 页数: 45页
• 分类号: O35
• 字数: 551字
• 语种: 中文
• DOI: 10.6052/1000-0992-15-038

摘要

本文综述了线性与非线性流固耦合问题数值方法的进展及工程应用。讨论了四种数值分析方法：(1)混合有限元–子结构–子区域数值模型，以求解有限域线性流固耦合问题，如流体晃动，声腔–结构耦合，流体中的压力波，化工容器的地震响应，坝水耦合等；(2)混合有限元–边界元数值模型，以求解涉及无限域的线性流固耦合问题，如大型浮体承受飞机降落冲击，船舰的炮击回应等；(3)混合有限元–有限差分(体积)数值模型，以求解不涉及破浪和两相分离的非线性流固耦合问题；(4)混合有限元–光滑粒子数值模型，以求解涉及破浪和两相分离的非线性流固耦合问题。文中推荐分区迭代求解过程，以便应用现有的固体及流体求解器，于毎一时间步长分别求解固体及流体的方程，通过耦合迭代收敛，向前推进以达问题求解。文中选用的工程应用例子包含气–液–壳三相耦合，液化天然气船水晃动，人体步行冲击引起的声腔–建筑结构耦合，大型浮体承受飞机降落冲击的瞬态动力回应，涉及破浪和两相分离的气–翼耦合及结构于水上降落的冲击。数值分析结果与可用的实验或计算结果作了比较，以说明所述方法的精度及工程应用价值。文中列出了基于流固耦合的波能采积装置模型，以应用线性系统的共振及非线性系统的周期解原理，有效地采积波能。本文列出了231篇参考文献，以便读者进一步研讨所感兴趣方法。