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Numerical analysis on transitions and symmetry-breaking in the wake of a flapping foil 被引量:4
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作者 Guo-Yi He Qi Wang +1 位作者 Xing Zhang Shu-Guang Zhang 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2012年第6期1551-1556,共6页
Flying and marine animals often use flapping wings or tails to generate thrust. In this paper, we will use the simplest flapping model with a sinusoidal pitching mo- tion over a range of frequency and amplitude to inv... Flying and marine animals often use flapping wings or tails to generate thrust. In this paper, we will use the simplest flapping model with a sinusoidal pitching mo- tion over a range of frequency and amplitude to investigate the mechanism of thrust generation. Previous work focuses on the Karman vortex street and the reversed Karman vor- tex street but the transition between two states remains un- known. The present numerical simulation provides a com- plete scenario of flow patterns from the Karman vortex street to reversed Karman vortex street via aligned vortices and the ultimate state is the deflected Karman vortex street, as the parameters of flapping motions change. The results are in agreement with the previous experiment. We make further discussion on the relationship of the observed states with drag and thrust coefficients and explore the mechanism of enhanced thrust generation using flapping motions. 展开更多
关键词 flapping motion. immersed boundary method Wake. Symmetry-breaking
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Lattice Boltzmann Simulations of Two Linear Microswimmers Using the Immersed Boundary Method
2
作者 D.Geyer S.Ziegler +5 位作者 A.Sukhov M.Hubert A.-S.Smith O.Aouane P.Malgaretti J.Harting 《Communications in Computational Physics》 SCIE 2023年第1期310-329,共20页
The performance of a single or the collection of microswimmers strongly depends on the hydrodynamic coupling among their constituents and themselves.We present a numerical study for a single and a pair of microswimmer... The performance of a single or the collection of microswimmers strongly depends on the hydrodynamic coupling among their constituents and themselves.We present a numerical study for a single and a pair of microswimmers based on lattice Boltzmann method(LBM)simulations.Our numerical algorithm consists of two separable parts.Lagrange polynomials provide a discretization of the microswimmers and the lattice Boltzmann method captures the dynamics of the surrounding fluid.The two components couple via an immersed boundary method.We present data for a single swimmer system and our data also show the onset of collective effects and,in particular,an overall velocity increment of clusters of swimmers. 展开更多
关键词 immersed boundary method lattice Boltzmann method finite element method microswimmer collective motion
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A cellular scale numerical study of the effect of mechanical properties of erythrocytes on the near-wall motion of platelets
3
作者 Jing Xu Xiao-Long Wang +1 位作者 Yun-Qiao Liu Xiao-Bo Gong 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2014年第2期274-280,共7页
The effect of mechanical properties of erythrocytes on the near-wall motion of platelets was numerically studied with the immersed boundary method. Cells were modeled as viscous-fluid-filled capsules surrounded by hyp... The effect of mechanical properties of erythrocytes on the near-wall motion of platelets was numerically studied with the immersed boundary method. Cells were modeled as viscous-fluid-filled capsules surrounded by hyper-elastic membranes with negligible thickness. The numerical results show that with the increase of hematocrit, the near-wall approaching of platelets is enhanced, with which platelets exhibit larger deformation and orientation angle of its near-wall tank-treading motion, and the lateral force pushing platelets to the wall is increased with larger fluctuation amplitude. Meanwhile the near-wall approaching is reduced by increasing the stiffness of erythrocytes. 展开更多
关键词 Hemodynamics Fluid-membrane interaction immersed boundary method Near-wall motion of platelet
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Numerical Study of Mechanisms of the Vortex Formation in the Wake of Dual-Flapping Foils
4
作者 Xingjian Lin Guoyi He +2 位作者 Xinyi He Qi Wang Longsheng Chen 《Journal of Applied Mathematics and Physics》 2017年第7期1431-1439,共9页
The vortex formation and organization are the key to understand the intrinsic mechanism in flying and swimming in nature. The vortex wake of dual-flapping foils is numerically investigated using the immersed boundary ... The vortex formation and organization are the key to understand the intrinsic mechanism in flying and swimming in nature. The vortex wake of dual-flapping foils is numerically investigated using the immersed boundary method. Beside the deflection of the reversed von-Kármán vortex street, an interesting phenomenon, the deflection of the von-Kármán vortex street, is observed behind the dual-flapping foils. The deflected direction is not according to the initial direction of biplane’s flapping motion. And the deflection angle is related to the difference between upward and downward deflecting velocities. 展开更多
关键词 VORTEX Formation DEFLECTION Dual-flapping FOILS immersed boundary method
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翼型下表面柔性襟翼流动控制机理研究
5
作者 孟俊苗 韩佳坤 陈刚 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期22-30,共9页
为解决低雷诺数下仿生飞行器设计中边界层流动分离这一热点问题,仿照鸟类次级羽毛的流动控制机制,提出了利用翼型下表面柔性襟翼进行非定常流动控制的方法。建立了一种以浸入边界法为核心的通用IB-LB-FEM流固耦合数值模拟框架,并系统研... 为解决低雷诺数下仿生飞行器设计中边界层流动分离这一热点问题,仿照鸟类次级羽毛的流动控制机制,提出了利用翼型下表面柔性襟翼进行非定常流动控制的方法。建立了一种以浸入边界法为核心的通用IB-LB-FEM流固耦合数值模拟框架,并系统研究了下表面柔性襟翼位置和刚度系数对NACA0012翼型非定常流动的影响,揭示了柔性襟翼流固耦合效应下的变形规律及其非定常流动控制机理。研究结果表明:当柔性襟翼靠近尾缘时,其对翼型气动性能的影响较为明显,其中最大平均升阻比相比无襟翼翼型提升了33.32%;下表面柔性襟翼并没有直接参与翼型表面流动分离的控制,但其通过扰动翼型下表面的非定常流动在襟翼后方形成新的流动分离从而影响了翼型的气动特性。此外,改变下表面柔性襟翼的刚度系数,将充分利用流固耦合特性有效改善翼型的气动性能。研究对于深入柔性襟翼流动控制机理,解决仿生飞行器的流动分离提供了新的研究思路。 展开更多
关键词 柔性襟翼 浸入边界法 流动控制 流固耦合 非定常流动
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基于浸入边界法的扑翼飞行数值模拟
6
作者 赫连勃勃 张权 周锟 《力学与实践》 北大核心 2023年第5期1079-1090,共12页
本文提出了基于浸入边界法的扑翼鸟建模与仿真,首先检验了数值方法的精确性,而后对NACA0012翼型的升沉运动与俯仰运动进行了研究,最后对三维扑翼的翅膀拍动时间非对称性进行了研究。结果表明:浸入边界法对拍动翼型的模拟能够很好地和文... 本文提出了基于浸入边界法的扑翼鸟建模与仿真,首先检验了数值方法的精确性,而后对NACA0012翼型的升沉运动与俯仰运动进行了研究,最后对三维扑翼的翅膀拍动时间非对称性进行了研究。结果表明:浸入边界法对拍动翼型的模拟能够很好地和文献结果吻合。升沉运动的推进能力由翼型前缘涡的大小和位置决定,升沉运动推进效率的峰值主要集中在0.3≤St≤0.4时。升沉运动耦合俯仰运动时,在俯仰角25°及相位差85°时,推进效率达到峰值。在三维模拟中,适当增加翅膀下拍速度,能提供更大的升力,同时耗能也更高。研究结果可以为微型扑翼飞行器的扑动参数设置提供参考。 展开更多
关键词 浸入边界法 扑翼飞行 气动性能
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运动参数对扑翼能量收集性能的影响
7
作者 李伟忠 保燕东 《水力发电学报》 CSCD 北大核心 2023年第12期79-86,共8页
基于浸入边界法,本文研究了俯仰运动和升降运动的相位差φ_(p)及非简谐俯仰运动参数β对扑翼能量收集性能的影响。研究了不同俯仰运动转角幅值θ_(0)下相位差对能量收集性能的影响,当θ_(0)=30°时,有效攻角和升降诱导角的变化规律... 基于浸入边界法,本文研究了俯仰运动和升降运动的相位差φ_(p)及非简谐俯仰运动参数β对扑翼能量收集性能的影响。研究了不同俯仰运动转角幅值θ_(0)下相位差对能量收集性能的影响,当θ_(0)=30°时,有效攻角和升降诱导角的变化规律一致,此时扑翼无法收集到流动能。随着θ_(0)的增加,扑翼的能量收集性能逐步得到改善,当θ_(0)=76.3°时,得到的最佳相位差φ_(p)=247.5°,净输出功率系数和能量收集效率分别达到0.8954和40.16%。与现有研究得到的最高效率(35%)相比效率值提高了5.16%。研究了θ_(0)=76.3°和φ_(p)=247.5°时非简谐俯仰运动对能量收集性能的影响,研究结果表明,非简谐俯仰运动可以进一步提高扑翼系统的能量收集效率,当β=1.85时,净输出功率系数最大达到1.09。当β=1.15时,能量收集效率最高达到45.58%,相对于简谐俯仰运动下效率提高了5.42%,此时的净输出功率系数为1.05。 展开更多
关键词 浸入边界法 扑翼 相位差 非简谐俯仰运动 能量收集性能
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The Immersed Boundary Method for Two-Dimensional Foam with Topological Changes
8
作者 Yongsam Kim Yunchang Seol +1 位作者 Ming-Chih Lai Charles S.Peskin 《Communications in Computational Physics》 SCIE 2012年第7期479-493,共15页
We extend the immersed boundary(IB)method to simulate the dynamics of a 2D dry foam by including the topological changes of the bubble network.In the article[Y.Kim,M.-C.Lai,and C.S.Peskin,J.Comput.Phys.229:5194-5207,2... We extend the immersed boundary(IB)method to simulate the dynamics of a 2D dry foam by including the topological changes of the bubble network.In the article[Y.Kim,M.-C.Lai,and C.S.Peskin,J.Comput.Phys.229:5194-5207,2010],we implemented an IB method for the foam problem in the two-dimensional case,and tested it by verifying the von Neumann relation which governs the coarsening of a two-dimensional dry foam.However,the method implemented in that article had an important limitation;we did not allow for the resolution of quadruple or higher order junctions into triple junctions.A total shrinkage of a bubble with more than four edges generates a quadruple or higher order junction.In reality,a higher order junction is unstable and resolves itself into triple junctions.We here extend the methodology previously introduced by allowing topological changes,and we illustrate the significance of such topological changes by comparing the behaviors of foams in which topological changes are allowed to those in which they are not. 展开更多
关键词 Foam PERMEABILITY capillary-driven motion immersed boundary method COARSENING topological changes T1 and T2 processes
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明渠湍流边界层中颗粒的运动与分布 被引量:10
9
作者 宋晓阳 及春宁 许栋 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第2期231-241,共11页
利用直接数值模拟、点球浸入边界法和颗粒离散元法相结合的方法,模拟了颗粒在明渠湍流边界层中的运动,并对颗粒的瞬时位置进行了Voronoi分析,定量研究了颗粒在湍流边界层中的运动和分布规律.研究发现:颗粒的输运对湍流的统计特征有影响... 利用直接数值模拟、点球浸入边界法和颗粒离散元法相结合的方法,模拟了颗粒在明渠湍流边界层中的运动,并对颗粒的瞬时位置进行了Voronoi分析,定量研究了颗粒在湍流边界层中的运动和分布规律.研究发现:颗粒的输运对湍流的统计特征有影响,其运动与近壁区湍流拟序结构密切相关,在"喷发"结构作用下被带离壁面,在"扫掠"结构和自身重力作用下回到壁面;在湍流边界层中,颗粒倾向于聚集在低流速带,呈条带状分布;颗粒在大部分时间处于"簇"状态,偶尔跳跃到"空"状态,但能够很快回到邻近低速区域. 展开更多
关键词 颗粒运动 湍流边界层 点球浸入边界法 颗粒离散元 Voronoi分析
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几何参数对三维仿生运动翼推进性能的影响研究 被引量:7
10
作者 陈刚 苑宗敬 +2 位作者 张鸿志 韩佳坤 龚春林 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期131-137,共7页
为了研究几何参数对三维仿生运动翼推进性能的影响,基于IB-LBM算法开发了可在天河2号超级计算机上运行的大规模并行求解器。实现过程包括用浸入边界法在翼型表面构造力函数,并通过插值函数将翼型表面的力函数分散到周围流体网格点,然后... 为了研究几何参数对三维仿生运动翼推进性能的影响,基于IB-LBM算法开发了可在天河2号超级计算机上运行的大规模并行求解器。实现过程包括用浸入边界法在翼型表面构造力函数,并通过插值函数将翼型表面的力函数分散到周围流体网格点,然后通过格子波尔兹曼方法进行流体计算,更新速度场。以椭球翼、平板翼、NACA0012翼、长方体翼为研究对象,系统研究了仿生翼的几何形状对推力系数与涡系结构的影响。研究表明:椭球翼表面的涡系结构饱满且距离翼型表面最近,其推进性能最好;NACA0012翼和平板翼的涡系结构类似,推进性能相近;长方体翼由于钝体效应导致涡系结构细小且距离翼型表面较远,其推进性能最差。研究结果表明,在仿生飞行器设计中,应避免采用类似于长方体外形的钝体仿生翼,椭球翼推进性能最佳,但是由于椭球型质量分布导致对仿生飞行器连接部位质量要求较高,可采用推进性能相近的平板翼。 展开更多
关键词 仿生运动翼 浸入边界法 格子玻尔兹曼法 推进性能 几何参数
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摆动水翼的推力与流场结构数值研究 被引量:3
11
作者 何国毅 张曙光 张星 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2010年第5期553-560,共8页
在一定的Reynolds数范围内,水生动物和微型仿生机械通常采用摆动的方式获得推力,这种摆动可以用行进波来表示,行进波的波长则描述了摆动生物的柔性.该文用浸入边界方法模拟了低Reynolds数情况下,水翼NACA-65-010在水中摆动时的流场.结... 在一定的Reynolds数范围内,水生动物和微型仿生机械通常采用摆动的方式获得推力,这种摆动可以用行进波来表示,行进波的波长则描述了摆动生物的柔性.该文用浸入边界方法模拟了低Reynolds数情况下,水翼NACA-65-010在水中摆动时的流场.结果表明,水翼摆动产生推力的大小与行进波波长密切相关,随着波长的增大,推力系数减小,推进效率则在一定的波长值达到最大;推力的产生与两种流场结构有关:即反K偄rm偄n涡街和涡对,摆动水翼后缘尾迹中形成反K偄rm偄n涡街时产生的推力要大于尾迹中形成涡对产生时的推力. 展开更多
关键词 推进效能 摆动 尾迹 浸入边界法
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基于拍动推进方式的新型水下滑翔机运动特性研究 被引量:2
12
作者 李永成 赵桥生 +2 位作者 马峥 王习建 潘定一 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期23-30,共8页
论文在传统水下滑翔机设计的基础上引入仿生推进的设计理念,希望借助水翼的运动来增加滑翔机的前进速度,从而克服传统水下滑翔机"随波逐流"的缺点。结合浸没边界法采用自编程序,通过求解不可压粘性N-S方程对水下滑翔机仿生推... 论文在传统水下滑翔机设计的基础上引入仿生推进的设计理念,希望借助水翼的运动来增加滑翔机的前进速度,从而克服传统水下滑翔机"随波逐流"的缺点。结合浸没边界法采用自编程序,通过求解不可压粘性N-S方程对水下滑翔机仿生推进运动进行了数值模拟研究。分析在不同来流速度下水翼运动参数对滑翔机推进性能的影响,通过自定义的推进效率以及对拍动翼后方涡流场结构的分析确立了最佳运动参数。 展开更多
关键词 水下滑翔机 仿生推进 浸没边界法
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基于浸入边界法的拍动翼尾涡结构与水动力分析 被引量:7
13
作者 李宁宇 苏玉民 +2 位作者 刘葳兴 刘鹏 曹建 《应用科技》 CAS 2015年第6期26-31,35,共7页
针对目前拍动翼尾涡结构与水动力性能关系的研究有限,参数影响分析集中于水动力性能方面,且拍动翼等仿生流动的数值模拟经常涉及复杂移动边界问题的现状,应用自主开发的改进浸入边界法数值模拟拍动翼的非定常运动,探讨翼运动学、涡动力... 针对目前拍动翼尾涡结构与水动力性能关系的研究有限,参数影响分析集中于水动力性能方面,且拍动翼等仿生流动的数值模拟经常涉及复杂移动边界问题的现状,应用自主开发的改进浸入边界法数值模拟拍动翼的非定常运动,探讨翼运动学、涡动力学和力的产生之间的关系。结果表明,所提出的边界条件重建算法兼顾计算效率和健壮性,开发的移动边界处理方法可有效解决浸入边界法中移动边界相关问题。三维拍动翼的尾涡由两列形状复杂的涡环组成,这两列涡环与尾流中心线成一定倾角向下游对流。水动力性能随运动参数的变化取决于力产生表象之下的涡动力学,包括涡的强度和方向、涡环的相互连接和粘性耗散。 展开更多
关键词 拍动翼 浸入边界法 尾涡结构 水动力性能 推进机理 不可压缩N-S方程
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二维颗粒运动以及传热的数值模拟
14
作者 王则力 樊建人 +1 位作者 罗坤 岑可法 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期796-798,共3页
本文提出了直接热源算法(Direct heat source)使得颗粒壁面温度满足Dirichlet边界条件,同时采用Wang等提出的内嵌边界方法(Immersed boundary method)和多重直接力算法(Multi-direct forcing)全尺度模拟二维颗粒的运动。本文计算了运动... 本文提出了直接热源算法(Direct heat source)使得颗粒壁面温度满足Dirichlet边界条件,同时采用Wang等提出的内嵌边界方法(Immersed boundary method)和多重直接力算法(Multi-direct forcing)全尺度模拟二维颗粒的运动。本文计算了运动的冷颗粒在不同Grashof数时的运动状态。本文的计算结果与其他学者的计算结果符合得很好,从而验证了本文采用的方法的精确性与有效性。 展开更多
关键词 内嵌边界方法 颗粒运动 传热 数值模拟
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基于浸没边界—格子Boltzmann方法的带自由液面的水力学问题模拟
15
作者 张春泽 米家杉 +1 位作者 刁伟 侯极 《水电能源科学》 北大核心 2017年第2期108-111,共4页
为了高效、准确地通过数值方法研究涉及自由液面的流固耦合问题,将单相自由液面格子Boltzmann方法与浸没边界法相结合,提出可计算水流的液面波动及其与刚体相互作用的耦合模型,该耦合模型通过对耦合作用力的迭代,可确保浸没边界的无滑... 为了高效、准确地通过数值方法研究涉及自由液面的流固耦合问题,将单相自由液面格子Boltzmann方法与浸没边界法相结合,提出可计算水流的液面波动及其与刚体相互作用的耦合模型,该耦合模型通过对耦合作用力的迭代,可确保浸没边界的无滑移条件的实现,并可提高耦合模型计算的稳定性和准确性。进而通过该耦合模型模拟和分析了宽顶堰溢流和自由拍门过流两种常见的水力学问题,验证了该模型的可行性和正确性。 展开更多
关键词 单项自由液面—格子Boltzmann法 浸没边界法 流固耦合 宽顶堰溢流 自由拍门过流
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基于沉浸边界法的二维拍动翼数值模拟 被引量:6
16
作者 潘定一 邓见 邵雪明 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第4期419-424,共6页
运用沉浸边界法对二维拍动翼流场进行了数值模拟,系统地分析了最大俯仰角、拍动频率和升沉俯仰运动的相位差等参数对拍动翼流场的影响。结果显示:当达到一定条件时,尾流出现反卡门涡街,使机翼得到正的推力而产生逆流前行的趋势。在本文... 运用沉浸边界法对二维拍动翼流场进行了数值模拟,系统地分析了最大俯仰角、拍动频率和升沉俯仰运动的相位差等参数对拍动翼流场的影响。结果显示:当达到一定条件时,尾流出现反卡门涡街,使机翼得到正的推力而产生逆流前行的趋势。在本文的研究范围内发现,拍动翼的平均推力系数随最大俯仰角的增大先增大后减小,随着频率的增大而增大,同时,拍动翼的推进效率随最大俯仰角的增大而增大,随拍动频率的增大而减小,且当升沉俯仰运动的相位差在90°~100°之间时,存在着最大推进效率。本文所得结果为进一步研究鸟类飞行和鱼游等仿生力学提供了理论基础。 展开更多
关键词 沉浸边界法 仿生力学 反卡门涡街 拍动翼
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柔性拍动翼的水动力与推进效率研究 被引量:4
17
作者 刘葳兴 李宁宇 +1 位作者 张之阳 苏玉民 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期192-198,共7页
为研究柔性拍动翼的水动力性能及指导仿生推进器的设计,应用自主开发的浸入边界法CFD程序数值模拟了三维柔性翼的非定常绕流问题.在固定的笛卡尔网格上通过基于虚拟网格的边界条件重建算法来施加复杂移动变形边界对流动的影响,以能量的... 为研究柔性拍动翼的水动力性能及指导仿生推进器的设计,应用自主开发的浸入边界法CFD程序数值模拟了三维柔性翼的非定常绕流问题.在固定的笛卡尔网格上通过基于虚拟网格的边界条件重建算法来施加复杂移动变形边界对流动的影响,以能量的视角提出一种对刚性和柔性拍动翼都适用的推进效率数值计算方法,并系统地研究了各参数对三维柔性翼推进性能的影响.结果表明:当变形运动控制参数ε处于2.0~3.5,且弦向变形系数δ为0.1时,柔性拍动翼的推进效率将超过刚性翼;柔性翼性能随变形运动控制参数的变化取决于水动力产生表象之下的涡动力学,包括翼尾缘变形对漩涡脱落的控制和展向涡量输运机制;柔性拍动翼的平均推力随无因次频率k的增大而单调增加,与实验中依靠胸鳍推进的鱼通过增加胸鳍的拍动频率来增加推力的现象是一致的;存在一个使柔性翼的推进效率最高的最优k,即实验中依靠尾鳍推进的鱼存在一个最优斯特劳哈尔数,使效率最佳的特性在模拟中得以体现. 展开更多
关键词 拍动翼 浸入边界法 柔性 水动力 推进效率
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红细胞力学特性对血小板近壁运动的影响 被引量:5
18
作者 许菁 王骁龙 +1 位作者 刘筠乔 龚晓波 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第6期974-981,共8页
采用浸入式边界法,模拟了多个红细胞和血小板在毛细血管内流动过程中的相互影响.通过改变红细胞体积比和红细胞的力学特性,分析了红细胞力学特性对血小板在与内皮细胞发生粘附前的动力学行为的影响机理,包括:红细胞对血小板趋壁效应的影... 采用浸入式边界法,模拟了多个红细胞和血小板在毛细血管内流动过程中的相互影响.通过改变红细胞体积比和红细胞的力学特性,分析了红细胞力学特性对血小板在与内皮细胞发生粘附前的动力学行为的影响机理,包括:红细胞对血小板趋壁效应的影响,血小板在流动过程中的变形情况,并从血小板所受垂直壁向合力的角度深入研究了红细胞和血小板之间的相互作用.数值模拟的结果表明,增加血流中的红细胞体积比,减小了血小板和血管壁之间的距离,增大了血小板的变形,血小板所受垂直壁向合力呈现剧烈波动,两者之间的挤压显著加强;而增大红细胞硬度,使得血小板的离壁距离增大. 展开更多
关键词 血流动力学 流体结构耦合 浸入式边界法 血小板近壁运动
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基于VOF和浸入边界法的黏性二相流模型对LNG液舱晃荡的数值模拟 被引量:4
19
作者 龚国毅 赵成璧 +2 位作者 唐友宏 林慰 张薇 《科学技术与工程》 北大核心 2013年第10期2630-2634,共5页
采用基于Volume of Fluid(VOF)方法和浸入边界法的黏性二相流模型对LNG液舱(棱形液舱)的晃荡问题进行数值模拟。黏性二相流模型采用一套控制方程进行处理。整个计算区域为矩形,自由液面的跟踪和更新采用VOF方法,斜边边界的处理考虑用到... 采用基于Volume of Fluid(VOF)方法和浸入边界法的黏性二相流模型对LNG液舱(棱形液舱)的晃荡问题进行数值模拟。黏性二相流模型采用一套控制方程进行处理。整个计算区域为矩形,自由液面的跟踪和更新采用VOF方法,斜边边界的处理考虑用到浸入边界法,把边界以外的当成是固体,在对VOF中的体积分数F的处理时引入通度系数以适应斜边边界。最后模拟得到液舱横荡的运动过程,对研究这一类型的晃荡运动具有参考价值。 展开更多
关键词 液舱晃荡 自由液面 VOF 浸入边界法(IBM)
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初始驱动角对半主动拍动翼能量获取的影响 被引量:2
20
作者 李伟忠 王文全 闫妍 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1274-1279,I0002,共7页
运用浸入边界法研究初始驱动角θ0对半主动拍动翼能量获取性能的影响。半主动拍动翼的运动包括外部力主动驱动的正弦式摆动θ(t)和流体动力被动驱动的垂直运动h(t)。以雷诺数Re=1000下的二维NACA0015翼型为研究对象,数值计算了摆动角振... 运用浸入边界法研究初始驱动角θ0对半主动拍动翼能量获取性能的影响。半主动拍动翼的运动包括外部力主动驱动的正弦式摆动θ(t)和流体动力被动驱动的垂直运动h(t)。以雷诺数Re=1000下的二维NACA0015翼型为研究对象,数值计算了摆动角振幅θmax=75°和摆动衰减频率f*=0.16下初始驱动角对半主动拍动翼能量获取性能的影响。首先将初始驱动角θ0=0°时不同网格划分下的升力系数演化与已有文献结果进行了对比,得到二者结果相吻合,验证了数值算法的有效性。然后研究了不同的初始驱动角θ0对能量获取性能的影响,研究发现:θ0≤30°时的升力值远小于θ0≥45°的值,θ0≤30°时拍动翼向下运动,而θ0≥45°时升力值快速增大,拍动翼向下做微小运动后快速反弹向上运动;还发现相对于θ0=0°时的能量获取效率为31.22%,在θ0<75°范围内增大初始驱动角无益于提高能量获取效率,但是在θ0=75°时得到的能量获取效率高达39.21%;同时结果还显示θ0=60°时对净功率的输出最有利。 展开更多
关键词 浸入边界法 初始驱动角 正弦曲线摆动 半主动拍动翼 能量获取效率
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