多个圆之间的水动力相互作用研究

来源 :中国力学学会2009学术大会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xinpasi
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本文对二维不可压缩无粘流场中三个圆物体之间的水动力相互作用问题进行了理论上的研究。在此之前,国内和国际上虽然已经发表过多篇关于两个物体之间水动力相互作用的理论工作,但是在国内外各类文献上至今仍未见到关于三个以上物体之间的水动力相互作用问题的理论探讨。这是由于要满足多个物体边界条件的复杂性。本文在先前两个物体之间水动力相互作用问题的理论工作基础上,使用调和函数变换在不同坐标系上的变换,再根据连续反射的基本思想以及使用了新的“广义斐波那契排序”方法得到了含有三个二维圆物体运动的流场复势。并在此基础上得到了该三个物体的附加质量矩阵。通过建立保守系统中的Lagrange动力学方程组可以求解出流场中这三个二维物体之间在水动力和相互作用势作用下的运动规律。这一思想可以拓展到N个物体的情形,解N个圆物体运动势的Hilbert问题。通过采用Runge-Kutta数值方法对此动力学方程组数值求解,计算出三个圆物体在水动力和相互作用势作用下的运动速度和轨迹。数值结果预测了几种不同排列、速度分布和物体尺寸下的三个圆形物体在流场中运动的轨迹以及它们的实时速度、空间位置关系。研究中,发现了两个物体所没有的新现象。
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