流固耦合应用研究进展
流固耦合的研究与发展综述
流固耦合的研究与发展综述流固耦合是指流体与固体之间相互作用的现象。
在许多工程领域，流固耦合现象都是非常重要的，例如在航空航天、汽车工程、能源系统和生物医学领域等。
本文将对流固耦合的研究与发展进行综述，包括其基本原理、数值模拟方法和应用领域等方面的内容。
一、流固耦合的基本原理流固耦合的基本原理是通过数学模型描述流体与固体之间的相互作用。
流体力学和固体力学是研究流体和固体运动的基本学科，它们提供了描述流固耦合现象的基本理论基础。
在流体力学中，流体的运动可以通过Navier-Stokes方程组来描述，而在固体力学中，固体的运动可以通过弹性力学或塑性力学方程来描述。
通过将这两个方程组耦合起来，可以得到描述流固耦合现象的数学模型。
二、流固耦合的数值模拟方法为了研究流固耦合现象，数值模拟方法是一种常用的手段。
常见的数值模拟方法包括有限元法、有限体积法和边界元法等。
在流固耦合问题中，有限元法是最常用的数值模拟方法之一。
有限元法将流体和固体分别离散化为有限个单元，并通过求解代数方程组来得到流体和固体的运动状态。
此外，还可以使用流体-结构相互作用软件来模拟流固耦合问题，例如ANSYS、FLUENT等。
三、流固耦合的应用领域流固耦合现象在许多工程领域都具有重要的应用价值。
在航空航天工程中，流固耦合现象的研究可以帮助改善飞机的气动性能，提高飞行稳定性和安全性。
在汽车工程中，流固耦合现象的研究可以用于改善汽车的空气动力学性能，降低燃油消耗和减少排放。
在能源系统中，流固耦合现象的研究可以用于优化风力发电机的设计，提高能量转换效率。
在生物医学领域，流固耦合现象的研究可以用于模拟血液在心脏和血管中的流动，帮助诊断和治疗心血管疾病。
综上所述，流固耦合的研究与发展是一个非常重要的课题。
通过对流固耦合现象的研究，可以深入理解流体与固体之间的相互作用机制，为工程实践提供理论指导和技术支持。
未来，随着数值模拟方法的不断发展和计算能力的提高，流固耦合的研究将在更多领域得到应用和拓展。
流固耦合的研究与发展综述
流固耦合的研究与发展综述流固耦合是指液体或气体与固体之间相互作用并相互影响的物理过程。
在过去几十年里，流固耦合的研究与发展取得了令人瞩目的进展。
本综述将对流固耦合的研究背景、发展状况和前景进行综述。
首先，流固耦合的研究背景。
流固耦合的研究源于对大气和海洋中的风暴、涡旋和浪潮等自然规律的理解。
这些自然现象中，液体和气体介质与地球表面的固体结构相互作用，并产生复杂而有趣的现象。
例如，在风暴过程中，气体通过辐合进而产生强风和风暴潮，对海岸线造成严重的破坏。
了解这些流固耦合的现象对于防灾减灾和环境保护具有重要意义。
此外，流固耦合的研究还可以应用于工程领域，如航空航天、水利水电和海洋工程等。
其次，流固耦合的研究发展。
随着计算机技术和数值模拟方法的发展，研究人员能够模拟和预测流固耦合过程中的各种物理现象。
数值模拟方法包括有限元法、有限差分法和边界元法等。
这些方法能够解决流固耦合问题中的非线性、多物理场和多尺度等复杂问题。
此外，研究人员还开展了实验和理论研究，以更加全面和深入地理解流固耦合过程。
当前流固耦合的研究重点包括气液两相流动、流体力学与固体力学的相互作用、液固界面的动态行为等。
最后，流固耦合的研究前景。
随着数据采集和处理技术的不断进步，流固耦合的研究正朝着多尺度、多物理场和多学科的方向发展。
在气液两相流动中，研究人员将继续探索液滴、气泡和颗粒的动力学行为，以及它们与固体表面之间的相互作用。
在流体力学和固体力学的相互作用中，研究人员将关注固体结构如何影响流体流动和固体应力分布。
在液固界面的动态行为中，研究人员将继续研究液滴的形变和破裂机制，并探索其在材料科学和生物医学领域的应用。
总之，流固耦合的研究与发展具有广阔的应用前景。
通过深入理解流固耦合过程的物理机制，可以提供有关气候变化、自然灾害和工程设计等方面的关键信息。
这些研究也有助于推动相关学科的发展，如流体力学、固体力学和材料科学等。
随着技术的不断进步和理论的不断完善，相信流固耦合的研究将加速，为我们理解和利用自然界的复杂现象提供更多的支持和指导。
《流固耦合渗流规律研究》
《流固耦合渗流规律研究》篇一一、引言流固耦合问题作为现代科学研究中具有广泛性的领域，是多种复杂自然现象以及工程现象的基本反映。
特别地，流固耦合渗流规律的研究，对于理解流体在多孔介质中的运动、传输和变形过程具有重要意义。
本文旨在探讨流固耦合渗流规律的研究现状、方法及进展，为相关领域的研究提供参考。
二、流固耦合渗流的基本概念流固耦合渗流是指流体在多孔介质中流动时，由于流体与固体骨架的相互作用，导致固体骨架发生变形，进而影响流体流动的过程。
在这个过程中，流体与固体骨架相互依赖、相互影响，共同决定着渗流的运动规律。
三、研究现状目前，流固耦合渗流规律的研究主要集中于岩土工程、石油工程、环境工程等领域。
这些领域中的研究主要集中在多孔介质的力学性质、流体的流动特性以及流固耦合的相互作用机制等方面。
随着计算机技术的发展，数值模拟方法在流固耦合渗流规律的研究中得到了广泛应用。
四、研究方法（一）理论分析理论分析是研究流固耦合渗流规律的基础。
通过建立数学模型，描述流体在多孔介质中的流动过程以及固体骨架的变形过程，进而分析两者之间的相互作用机制。
（二）实验研究实验研究是验证理论分析的重要手段。
通过设计实验装置，模拟实际工程中的流固耦合渗流过程，观察并记录实验现象，为理论分析提供依据。
（三）数值模拟数值模拟是研究流固耦合渗流规律的重要手段。
通过建立数值模型，利用计算机技术对流体在多孔介质中的流动过程进行模拟，从而揭示流固耦合的渗流规律。
五、研究进展近年来，流固耦合渗流规律的研究取得了重要进展。
一方面，理论分析方面取得了突破性进展，建立了更加完善的数学模型，为深入研究提供了理论基础。
另一方面，实验研究和数值模拟方面的技术手段不断更新，提高了研究的准确性和可靠性。
此外，多学科交叉融合的研究方法也为流固耦合渗流规律的研究提供了新的思路和方法。
六、结论与展望通过对流固耦合渗流规律的研究，我们深入理解了流体在多孔介质中的运动、传输和变形过程。
流固耦合的研究与发展综述
流固耦合的研究与发展综述目录1.引言............................................... - 1 -2.流固耦合的分类与发展............................... - 1 -3.流固耦合的研究方法................................. - 2 -4.流固耦合计算法..................................... - 4 -5.软件应用方法....................................... - 6 -6.总结与展望........................................ - 14 - 参考文献............................................ - 15 -流固耦合的研究与发展1.引言近来，航空航天工业在世界上发展迅速，而作为“飞机心脏”的航空发动机是限制其发展的主要因素。
目前，航空发动机日益向高负荷、高效率和高可靠性的趋势发展，高负荷导致的高你压力梯度容易引起流动分离，同时随着科技的发展，航空发动机的设计使得材料越来越轻，越来越薄，这就使得发动机内部的不稳定流动对叶片的影响大大增加，成为发动机气动及结构设计要考虑的关键问题之一。
而以往单单考虑气动或结构因素不能满足实际的需求，必须将气动设计和结构设计相结合，考虑其相互作用的影响，因此流固耦合的研究应运而生。
流固耦合是流体力学与固体力学交叉而生成的一门独立的力学分支,它的研究对象是固体在流场作用下的各种行为以及固体变形或运动对流场影响。
流固耦合力学的重要特征是两相介质之间的交互作用,固体在流体动载荷作用下会产生变形或运动，而固体的变形或运动又反过来影响流场，从而改变流体载荷的分布和大小，正是这种相互作用将在不同条件下产生形形色色的流固耦合现象。
流固耦合概述及应用研究进展
流固耦合概述及应用研究进展流固耦合是研究流体与固体相互作用的一种方法，它将流体动力学方程和固体力学方程相互耦合求解，能够模拟复杂的流固耦合问题。
近年来，随着计算机技术的不断发展和数值模拟方法的日益完善，流固耦合研究在多个领域取得了重要进展，并在工程实践中得到广泛应用。
目前，流固耦合的研究进展主要集中在以下几个方面：第一，研究方法的改进。
为了提高计算效率和精度，研究者提出了多种有效的流固耦合求解方法。
例如，基于体积法的耦合方法可以将流体和固体的网格耦合在一起，减少了计算量和内存需求。
此外，还有基于仿真网格重构的方法、基于界面移动技术的方法等。
这些方法在求解复杂流固耦合问题时具有较好的适用性和效率。
第二，模型的改进和扩展。
为了更好地模拟实际问题，研究者对流固耦合模型进行了改进和扩展。
例如，考虑流固界面的非线性和非均匀特性、考虑流固界面的热传导、考虑流体中的多相流等。
这些改进使得模拟结果更加准确，为实际工程问题的分析和设计提供了有力支持。
第三，应用领域的拓展。
流固耦合研究不仅适用于常见的工程领域，如航空航天、汽车工程等，还逐渐拓展到其他领域。
例如，生物力学领域中的血液流动与血管壁的相互作用、地下水与土壤的相互作用等。
这些应用领域的拓展对流固耦合方法的深入研究提出了新的挑战。
综上所述，流固耦合研究在方法、模型和应用领域等方面都取得了重要进展。
随着计算机技术的不断发展和数值模拟方法的不断完善，流固耦合研究将进一步深入，为实际工程问题的解决提供更加准确和可靠的方法和模型。
流固耦合问题及研究进展
第5卷 第1期1999年3月地质力学学报JOU RNAL O F GEOM ECHAN I CS V o l .5 N o.1M ar.1999 文章编号:100626616(1999)0120017226收稿日期:1998205212基金项目:油气藏地质与开发工程国家重点实验室开放研究基金项目(PLN 9702)作者简介:董平川(19672),男,1998年在东北大学获博士学位,讲师。
现为石油大学油气开发工程在站博士后,从事储集层流固耦合理论、有限元数值模拟及其应用研究。
流固耦合问题及研究进展董平川1,徐小荷2,何顺利11石油大学,北京 昌平 102200;2东北大学,辽宁 沈阳 1100061摘 要:传统的渗流理论一般假设流体流动的多孔介质骨架是完全刚性的,即在孔隙流体压力变化过程中,固体骨架不产生任何弹性或塑性变形,这时可将渗流作为非耦合问题来研究。
这种简化虽然可以得到问题的近似解,但存在许多缺陷,而且也不切合生产实际。
比如:在油田开采过程中,孔隙流体压力会逐渐降低,将导致储层内有效应力的变化,使储层产生变形。
近年来,流固耦合问题越来越受到人们的重视,这方面的研究涉及许多领域。
该文介绍了有关工程涉及到的流固耦合问题,重点针对油、气开采问题,介绍了储层流固耦合渗流的特点及研究方法和理论进展,包括单相、多相流体渗流的流固耦合数学模型及有限元数值模型。
关键词:流2固耦合;理论模型;研究进展;工程应用分类号:T E 312 文献标识码:A0 引 言天然岩石不只固相介质一种,尚有固相、液相和气相并存的多孔介质组合。
岩石孔隙中的流体流动问题,经典渗流力学已进行了广泛研究,但它没有考虑流体流动和岩石变形之间的相互作用,而在油气开采、地下水抽放等过程中,由于孔隙流体压力的变化,一方面要引起岩石骨架应力变化,由此导致岩石特性变化;另一方面,这些变化又反过来影响孔隙流体的流动和压力的分布。
因此,在许多情况下必须考虑流体,包括液体(油或水)、气体(天然气、煤矿瓦斯等)在多孔介质中的流动规律及其对岩体本身的变形或强度造成的影响,即应考虑岩体内应力场与渗流场之间的相互耦合作用。
流固耦合的研究综述
流固耦合的研究综述流固耦合是指流体和固体之间相互作用的现象。
在许多自然界和工程应用中，流体和固体之间的相互作用起着重要的作用。
例如，在大气中，风与树木之间的相互作用会导致树枝的摆动；在海洋中，海浪与海岸线的相互作用会引起沙滩的冲刷。
在工程应用中，流固耦合现象也十分常见，如飞机在飞行时的气动弹性效应、管道中的液固两相流动等。
流固耦合现象的研究对于深入理解自然界中的复杂问题和提高工程应用的性能至关重要。
本文将综述流固耦合的研究现状和相关领域的进展，并重点介绍流固耦合模型的建立和求解方法。
在流固耦合的研究中，模型的建立是一个关键的环节。
根据问题的实际情况和研究目标，可以采用不同的数学模型来描述流体和固体之间的相互作用。
常用的模型包括神经网络模型、有限元模型和计算流体动力学模型等。
这些模型能够准确地描述流体和固体之间的动力学关系和力学行为，并提供对流固耦合现象的定量分析。
在流固耦合模型的求解中，常用的方法包括数值模拟和实验测试。
数值模拟方法主要是利用计算机模拟流体和固体之间的相互作用过程。
常见的数值模拟方法包括流体动力学模拟、结构动力学模拟和流固耦合模拟等。
通过数值模拟，研究人员可以获得流体和固体之间的详细信息，如压力分布、速度场和应力分布等。
实验测试方法主要是通过实验设备来模拟流体和固体之间的相互作用过程，并进行测试和观测。
实验测试可以提供直观的物理现象和定量的实验数据，对于验证数值模拟结果和模型的有效性具有重要意义。
在流固耦合的研究中，还存在许多待解决的问题和挑战。
首先，流固耦合现象的模型和方法需要进一步发展和改进，以更好地符合实际问题的要求。
其次，流固耦合模型的求解方法需要更加高效和准确，以提高计算速度和求解精度。
此外，流固耦合的研究还需要考虑多尺度效应和非线性效应等复杂问题，进一步提高模型的适用范围和研究的深度。
综上所述，流固耦合作为一个重要的研究领域，对于理解自然界和工程应用中的复杂问题具有重要的意义。
流固耦合概述及应用研究进展
流固耦合概述及应用研究进展流固耦合是指涉及流体和固体相互作用及其相互影响的一种物理过程。
在流体中存在的固体物体会受到流动力的影响，而流体的流动又会受到固体物体的阻碍或改变。
流固耦合研究的目的是探索流体与固体耦合过程中的物理现象和机理，并为相关领域的应用提供理论和实践基础。
流固耦合是多学科、多领域交叉研究的产物，涉及机械工程、流体力学、材料科学、土木工程等众多领域。
流固耦合现象广泛存在于自然界和工程中，例如空气和飞机翼之间的相互作用、水流与水坝之间的相互影响、海洋中风浪作用于海洋工程结构等。
对于这些情况，了解流体对固体的作用以及固体对流体的影响有助于提高工程设计的可靠性和安全性。
近年来，流固耦合研究在理论研究和应用方面取得了一些进展。
在理论上，流固耦合模型主要基于数值计算和实验数据，通过建立相关方程和模拟方法来描述流体和固体相互作用。
这些模型主要包括弹性体与流体相互作用、固体与不可压缩流体相互作用、固体与可压缩流体相互作用等。
通过这些模型，可以预测固体的受力和变形情况，并进一步优化设计。
在应用方面，流固耦合的研究涉及了很多领域。
在航空航天工程中，例如在飞机机翼设计中，需要考虑空气流动对机翼的影响，同时也需要考虑机翼的形状对气流的影响。
在海洋工程中，例如在海上钻井平台的设计中，需要考虑海浪对平台的冲击，同时也需要考虑平台的形状对海浪的影响。
在建筑工程中，例如在高层建筑的结构设计中，需要考虑气流对建筑的荷载、风力对建筑的影响。
流固耦合研究的进展带来了许多创新应用，提高了工程设计的精度和可靠性。
例如，在汽车和飞机设计中，通过对流体力学和结构力学的耦合分析，可以更好地优化车身结构和机翼形状，减小风阻和气动噪声，提高车辆的性能和燃油效率。
在海洋工程中，通过对水流和结构的耦合分析，可以更好地预测海浪对海洋结构的冲击，从而减小结构的破坏风险。
虽然流固耦合研究取得了一些进展，但仍存在一些待解决的问题。
首先，流固耦合模型的建立和计算方法的选择仍然具有一定的局限性，需要进一步完善和发展。
流体力学中的多尺度流固耦合模拟与建模
流体力学中的多尺度流固耦合模拟与建模流体力学是研究流体运动规律的学科，而多尺度流固耦合模拟与建模是在流体力学中应用的一种方法。
它可以分析和预测不同尺度下流体与固体的相互作用以及其对整个系统行为的影响。
本文将介绍多尺度流固耦合模拟与建模的基本概念、应用范围以及相关研究进展。
一、基本概念多尺度流固耦合模拟与建模是指将不同尺度的物理过程和现象统一起来，通过数值模拟和数学建模的方法进行分析。
在流体力学中，多尺度流固耦合模拟与建模主要关注流体与固体的相互作用，通过考虑流体流动和固体结构之间的相互关系，研究其共同影响下的流体力学行为。
二、应用范围多尺度流固耦合模拟与建模在许多领域都有广泛的应用。
在航空航天工程中，多尺度模拟可以用于研究飞机在不同高度和速度下的气动特性，优化机翼设计以提高飞行性能。
在生物医学工程领域，多尺度模拟可以用于研究血液在微血管中的流动行为，评估药物的输送效果，以及研发人工心脏等器官。
三、研究进展近年来，多尺度流固耦合模拟与建模技术得到了长足的发展。
一方面，随着计算机处理能力的不断提高，模拟模型可以涵盖更大的尺度范围，更加精确地描述流体和固体的行为。
另一方面，研究人员提出了许多创新的算法和数学模型，用于解决多尺度流固耦合问题。
在数值模拟方面，一种常用的方法是将整个模拟过程分为多个尺度的子问题，并使用不同的算法和模型进行求解。
例如，在微观尺度上，可以使用分子动力学方法模拟流体和固体颗粒之间的相互作用；而在宏观尺度上，可以使用有限元法或者有限体积法模拟流体和固体的整体行为。
在数学建模方面，研究人员致力于发展能够准确描述不同尺度物理过程的方程和模型。
例如，针对微观尺度的问题，人们引入了基于粒子的模型，如格子玻尔兹曼方法，用于模拟流体的微观行为；而对于宏观尺度的问题，可以使用流体连续介质力学方程，如纳维-斯托克斯方程，描述流体的宏观流动行为。
总结起来，多尺度流固耦合模拟与建模在流体力学领域具有重要的应用前景。
流固耦合的研究综述
流固耦合的研究综述流固耦合是指流体和固体之间相互作用的现象。
近年来，随着流体力学和固体力学的深入研究和实践应用，流固耦合问题变得越来越重要。
本文将对流固耦合的研究进行综述，重点介绍其在不同领域的应用和前沿进展。
其次，流固耦合在能源领域中也有重要的应用。
例如，在风力发电中，风对风轮的作用会引起结构的振动和变形，进而影响发电机的性能。
通过研究流固耦合问题，可以优化风轮的设计，提高风力发电的效率和可靠性。
类似地，流固耦合问题在水力发电和核能工程等领域也有重要的应用。
通过研究流固耦合问题，可以有效地改进发电设备的设计和运行。
再次，流固耦合在生物医学领域中也有广泛的研究应用。
例如，在血液循环中，血液对血管壁的作用会引起血管的变形和应力分布变化。
研究流固耦合问题可以帮助理解血液循环的机制，进而改善人体健康。
此外，流固耦合问题也在人工心脏瓣膜和人工关节等医疗器械的设计和优化中发挥着重要作用。
通过研究流固耦合问题，可以提高医疗器械的性能和寿命，改善患者的生活质量。
最后，流固耦合在大气和海洋科学中也有广泛的研究应用。
例如，在气候变化研究中，海洋的流动对全球气候有着重要的影响。
通过流固耦合的分析和模拟，可以更好地理解海洋流动对气候变化的影响，提高气候模型的准确性。
此外，流固耦合问题还在海洋工程和海洋资源开发中起着重要作用。
通过研究流固耦合问题，可以更好地利用海洋资源，保护海洋环境。
总结起来，流固耦合问题在各个领域都有重要的研究应用。
通过研究流固耦合问题，可以改善结构和设备的性能，提高能源利用效率，改善人体健康，深入了解地球和海洋的变化。
未来，流固耦合问题还将继续引起研究者的关注，为解决实际问题和推动学科发展做出更大的贡献。
流固耦合理论在特高含水期油藏开发中的研究现状与发展趋势
流固耦合理论在特高含水期油藏开发中的研究现状与发展趋势1. 引言1.1 研究背景特高含水期油藏是指储层中水含量高达70%以上的油藏，其开发面临着许多技术挑战和难点。
在传统的油气开发中，流体与岩石之间的相互作用往往被独立地考虑，而忽略了二者之间的耦合效应。
流固耦合理论的引入成为解决特高含水期油藏开发难题的一种重要手段。
随着油气资源勘探的不断深入，特高含水期油藏的开发迫切需要流固耦合模型的研究和应用。
流固耦合理论可以有效地描述储层中油、水和岩石之间的复杂相互作用，为油藏开发提供科学依据和技术支持。
在国内外许多油田的开发实践中，流固耦合模型已经取得了一定的应用效果，但仍存在许多问题和挑战亟待解决。
对流固耦合理论在特高含水期油藏开发中的研究现状和发展趋势进行深入探讨，对于提高油田开发效率、降低生产成本具有重要意义。
本文将从特高含水期油藏的特点、流固耦合理论在该领域的应用现状、研究方法与技术、存在的问题与挑战以及未来发展趋势等方面进行详细阐述，以期为该领域的研究和实践提供一定的参考和借鉴。
1.2 研究目的特高含水期油藏开发面临着诸多挑战，如高含水期油藏的渗流规律复杂、油水两相流动相互影响严重等问题，因此需要运用流固耦合理论进行深入研究。
本研究旨在通过对特高含水期油藏的特点和流固耦合理论的应用现状进行分析，探讨其中存在的问题和挑战，进一步研究方法与技术，为特高含水期油藏的开发提供科学依据和技术支持。
本研究也旨在探讨未来发展趋势，为特高含水期油藏的可持续开发提供有益参考。
通过对流固耦合理论在特高含水期油藏开发中的研究现状进行全面分析，旨在为相关领域的研究者提供新的思路和方向，推动该领域的发展，促进特高含水期油藏的高效开发和利用。
1.3 意义特高含水期油藏开发是油田开发中的一个重要领域，流固耦合理论在特高含水期油藏开发中的研究具有重要的意义。
通过对流固耦合理论在特高含水期油藏开发中的研究，可以更好地理解特高含水期油藏的特点和规律，为油田勘探开发提供科学依据。
流固耦合概述及应用研究进展
流固耦合概述及应用研究进展流固耦合概述及应用研究进展摘要流固耦合力学是流体力学与固体力学交叉而生成的一门力学分支。
顾名思义，它是研究变形固体在流场作用下的各种行为以及固体位形对流场影响这二者交互作用的一门科学。
流固耦合力学的重要特征是两相介质之间的交互作用(fluid．solid interaction)：变形固体在流体载荷作用下会产生变形或运动，而变形或运动又反过来影响流场，从而改变流体载荷的分布和大小。
总体上 ,流固耦合问题按耦合机理可分为两大类:一类的特征是流固耦合作用仅仅发生在流、固两相交界面上,在方程上耦合是由两相耦合面的平衡及协调关系引入的;另一类的特征是流、固两相部分或全部重叠在一起 ,耦合效用通过描述问题的微分方程来实现。
1 流固耦合概述1．1引言历史上，人们对流固耦合现象的早期认识源于飞机工程中的气动弹性问题。
Wright兄弟和其它航空先驱者都曾遇到过气动弹性问题。
直到1939年二战前夕，由于飞机工业的迅猛发展，大量出现的飞机气动弹性问题的需要，有一大批科学家和工程师投入这一问题的研究。
从而，气动弹性力学开始发展成为一门独立的力学分支。
如果将与飞机颤振密切相关的气动弹性研究作为流固耦合的第一次高潮的话，则与风激振动及化工容器密切相关的研究可作为流固耦合研究的第二次高潮。
事实上，从美国ASME应用力学部召开的历次流固耦合研讨会上可以看出，流固耦合问题涉及到很多方面。
比如：空中爆炸及响应，噪声相互作用问题，气动弹性，水弹性问题，充液结构内的爆炸分析，管道中的水锤效应，充液容器的晃动及毛细流中血细胞的变形，沉浸结构的瞬态运动，流固相互冲击，板的颤振及流体引起的振动，圆柱由于热交换引起支持附件松动的非线性流固耦合系统，声音与结构的相互作用，涡流与结构的相互作用，机械工程中的机械气动弹性问题等等。
1.2流固耦合力学定义和特点流固耦合力学是流体力学与固体力学交叉而生成的--I'l力学分支。
【精品】流固耦合问题研究进展及展望
流固耦合问题研究进展及展望流固耦合问题研究进展及展望流固耦合问题研究进展及展望摘要：天然岩体大多数为多相不连续介质，岩体内充满着诸如节理、裂隙、断层、接触带、剪切带等各种各样的不连续面，为地下水提供了储存和运动的场所。
地下水的渗流以渗透应力作用于岩体，影响岩体中应力场的分布；同时岩体应力场的改变使裂隙产生变形，从而影响了裂隙的渗透性能，因此，流固耦合问题研究主要考虑流体在固体中的变化规律，尤其是流体渗流与和岩体应力之间的耦合作用,通过对国内外相关文献的分析与整理，从流固耦合的研究现状、特点、研究方法及展望这四个方面进行了论述。
关键词：流固耦合；岩体；地下水；研究方法；渗流中图分类号：X523文献标识码： A 文章编号：天然岩石不只是单一固相介质，尚有固相、液相和气相并存的多孔介质组合，岩石经历了漫长的成岩和改造历史，其内部富含各种缺陷，包括微裂纹、孔隙以及节理裂隙等宏观非连续面，它们的存在为地下水提供了储存和运动的场所。
地下水的渗流还以渗透应力作用于岩体，影响岩体中应力场的分布，同时岩体应力场的改变往往使裂隙产生变形，影响裂隙的渗透性能，所以渗流场随着裂隙渗透性的变化重新分布，因此，在许多情况下必须考虑流体,包括液体(油或水)、气体(天然气、煤矿瓦斯等)在多孔介质中的流动规律及其对岩体本身的变形或强度造成的影响，即应考虑岩体内应力场与渗流场之间的相互耦合作用。
近年来，流固耦合问题越来越受到人们的重视，这方面的研究涉及许多领域，在采矿领域，涉及地热开发，石油开采中的流固耦合渗流，采矿围岩突水问题等。
在建筑工程领域，包括地下水抽取引起的地面沉降问题，基坑渗流引起变形问题，坝基渗流及稳定性问题，隧道建设等。
在环境工程领域涉及地下核废料存储，城市垃圾废弃物处理等以及生物医学工程等领域，这一问题的研究对促进科技进步和解决实际工程技术问题有着重要意义。
1 国内外研究现状关于岩体和流体相互作用研究最早见诸K.Terzaghi对有关地面沉降研究，其内容主要限于考虑一维弹性孔隙介质中饱和流体流动时的固结，提出了著名的有效应力公式，迄今该公式仍是研究岩体和流体相互作用的基础公式之一。
航空工程中的流固耦合问题研究
航空工程中的流固耦合问题研究航空工程中的流固耦合问题是涉及空气动力学和结构力学的重要研究领域。
在航空器的设计和开发中，流体的运动对结构物的变形和应力有着重要的影响，而结构上的变形和应力也会改变流体的运动状态，这种双向的影响称为流固耦合。
本文将从流固耦合的基本概念、研究方法、典型应用等多个方面探讨航空工程中的流固耦合问题。
一、流固耦合的基本概念流固耦合是指流场和结构场的相互作用。
在航空工程中，流动场是指空气、液体等流体的流动状态，而结构场是指航空器的结构形态和变形状态。
流体与结构物相互作用的过程中，流体在结构物表面产生压力，从而引起结构物产生形变，而结构物的形变会改变流体流动的状态。
因此，流固耦合问题涉及到流体力学、结构力学、热力学等多个领域。
流固耦合的数学模型通常包括流体动力学方程和结构力学方程。
其中，流体动力学方程描述了流体的流动运动，包括质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程等；结构力学方程描述了结构物的变形和应力状态，包括弹性力学方程、塑性力学方程、动力学方程等。
二、流固耦合的研究方法流固耦合问题的研究方法通常可以分为实验方法和数值模拟方法两种。
实验方法是指通过实验设备模拟流体和结构物的相互作用，测量实验结果以获得流固耦合的一些规律或参数。
典型的实验方法包括风洞试验和结构物的振动实验。
风洞试验通常将缩比的航空器模型置于风洞中，通过测量模型周围的压力分布、速度分布等参数，推导出流场的运动规律；结构物的振动实验通常采用振动台模拟航空器在飞行中承受的机载振动，通过受力传感器和变形测量仪等设备，获得结构物的应力和变形状态。
数值模拟方法是指利用计算机建立流固耦合的数学模型，并通过数值计算获得流固耦合的相关参数。
数值模拟方法相比实验方法具有较高的精度和效率，尤其是在复杂场景下效果更加明显。
典型的数值模拟方法包括CFD(Computational Fluid Dynamics)和FEM(Finite Element Method)。
《2024年流固耦合渗流规律研究》范文
《流固耦合渗流规律研究》篇一一、引言流固耦合渗流规律研究是现代工程领域中一个重要的研究方向，主要涉及到流体在多孔介质中与固体骨架的相互作用过程。
随着工业、环境、地质等领域的快速发展，对多孔介质中流体流动的规律及与固体骨架的耦合作用的研究越来越受到重视。
本文旨在通过对流固耦合渗流规律的研究，为相关领域的工程实践提供理论依据和指导。
二、流固耦合渗流基本概念流固耦合渗流是指流体在多孔介质中流动时，与固体骨架发生相互作用，导致流体流动特性和固体骨架的变形或移动过程相互影响的一种现象。
多孔介质中流体流动受到诸多因素的影响，如介质的物理性质、流体的性质以及边界条件等。
而流固耦合作用则涉及到流体对固体骨架的应力作用以及固体骨架变形对流体流动的影响。
三、流固耦合渗流规律研究方法针对流固耦合渗流规律的研究，目前主要采用实验、理论分析和数值模拟等方法。
1. 实验方法：通过设计实验装置，模拟多孔介质中流体的流动过程，观察并记录流体流动特性和固体骨架的变形情况，从而得出流固耦合渗流的规律。
2. 理论分析：基于多孔介质力学、渗流力学等理论，建立流固耦合渗流的数学模型，通过解析或数值方法求解，得出流体流动特性和固体骨架变形的规律。
3. 数值模拟：利用计算机技术，建立多孔介质和流体流动的数值模型，通过模拟流体在多孔介质中的流动过程，得出流固耦合渗流的规律。
四、流固耦合渗流规律研究进展近年来，随着计算机技术的快速发展，数值模拟方法在流固耦合渗流规律研究中得到了广泛应用。
研究者们通过建立更加复杂和精细的数值模型，考虑更多的影响因素，如介质的非均质性、流体的非达西流动等，使得研究结果更加符合实际情况。
同时，实验方法和理论分析也在不断发展和完善，为流固耦合渗流规律的研究提供了更加丰富的手段和思路。
五、研究结论及展望通过对流固耦合渗流规律的研究，我们得出了以下结论：1. 流固耦合渗流过程中，流体流动特性和固体骨架的变形相互影响，使得渗流规律变得更加复杂。
流固耦合的研究综述
流体机械中流固耦合的 研究综述
时间：2013-01-18
1.流固耦合问题的产生
Content
2.流固耦合研究现状 3.流固耦合在流体机械中的应用
4.流固耦合研究方法
1.流固耦合问题的产生
流固耦合力学是流体力学与固体力学交叉而生成的一门力学分支，它 是研究变形固体在流场作用下的各种行为以及固体位形对流场影响这二者 相互作用的一门科学。流固耦合力学的重要特征是两相介质之间的相互作 用，变形固体在流体载荷作用下会产生变形或运动。变形或运动又反过来 影响流体，从而改变流体载荷的分布和大小，正是这种相互作用将在不同 条件下产生不同的流固耦合现象。
流固耦合在水泵中的应用： • Brennen早在20世纪90年代就已经认识到了离心泵中存在的流固耦合现
象，并进行了理论的推导和实验研究。 • Benra等人分别使用双向交替耦合及单向耦合计算了无堵塞离心泵单叶
片的转子部件及其受到的水力激励，并与试验结果进行对比分析，发现 由双向交替耦合计算出来的结果与试验值更为接近。 • Guadaqni等采用流固耦合方法对一新型泵结构动力特性进行了模拟，并 通过试验测试验证了模拟结果的准确性。 • 袁启明对某一轴流泵叶轮进行了单向顺序流固耦合计算，进行了动力学 分析，求得轴流泵叶轮在流场作用下的应力和变形。
为了求出控制体积的积分，必须假定数值在网格点之间的变化规律。 从积分区域的选取方法看来，有限体积法属于加权余量法中的子区域法； 从未知解的近似方法看来，有限体积法属于采用局部近似的离散方法.
简而言之，子区域法加离散就是有限体积法的基本方法。
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流固耦合问题由于这种交叉性质，在学科上设计流体力学，固体力学， 动力学，计算力学等学科的知识；从技术上与许多工程领域均有很大关系， 如土木、航空航天、船舶、动力、海洋、石化、机械、核动力、地质、生 物工程等，研究和应用领域广泛。
流固耦合理论研究述评_1_流固耦合问题研究进展_苏波
流固耦合理论研究述评(1)一流固耦合问题研究进展苏波1袁行飞2聂国隽3’钱若军1(I M济人亇十木r.W学K,.丨•.海200092) ( 2浙il:大予十木工W学院,杭州310027) ( 3同济人学航空航天与力学学院，t:海200092)摘要：流阇耦合(FSI)是F]前很多领域研究的热点和也是难点之一。
R前，国内研究对此相对滞后或比较片闹。
为在同一软件Y-台上实现多种耦合算法，本义对流固耦合理论进行了研究。
内容钮括FSI研究进展：流体力学基本理论和流体计算力学力学(cro)有限元法；耦合界面条件、边界追踪、网格更新、以及大型非线性方程的求解等诸多>1题：特別是对0前广为关注和讨论的强耦合和弱耦合算法作了理论上的探W•和区分。
本文为流固耦合理论数值模拟提供理论和方法的指导。
关键词：流网耦合，强耦合，弱耦合.边界条件.ALE法一、引言在工程应用中，会遇到很多由于流体和结构相互作用引起的物理现象，例如机翼的稳定和响应、流过动脉的血液、桥梁和高耸建筑的风振响应等。
流固耦合问题是目前广为关注和.具有挑战性的课题之一，涉及多个领域和多方面的技术，解决这一问题需要对流固耦合理论体系作广泛和深入的研究。
近二三十年来，国外很多的研究团体对流固耦合理论及流固耦合数值求解方法取得了很多的成果。
最突出的是美国麻省理工学院(MIT)教授Klaus-JUrgen Bathe领导开发的ADINA软件系统，其FSI求解模块可以模拟流体和涉及大变形、接触等具有明显非线性响应的结构之间完全耦合的物理现象n.31。
国内起步较晚，哈工大的沈士钊、武岳等采用分区迭代算法求解流固耦合作用，对索膜结构风致动力响应进行了研究但总结起来，目前国内对流固耦合理论体系及其数值模拟的研究跟国外相比差距较大，鲜有系统的研究。
由同济大学钱若军教授领导的流固耦合数值模拟研究小组，S前正对流固耦合理论体系及其数值模拟作系统的研究，致力于在单一软件甲台上实现强、弱耦合算法。
流固耦合理论研究进展_钱若军
研究 , 提出考虑模态耦合的抖振共振响应分析方法 . 杨庆山等[ 4-6] 在索膜结构的风致振动效应 、气弹动力 稳定性 、大跨结构风振系数以及流固耦合作用等方 面进行了研究 , 采用随机振动离散分析方法对悬索 体系节点进行位移风振系数和单元内力风振系数计 算 , 提出了针对非线性结构的基于结构响应的风振 系数概念 , 并对索网进行了系统的参数分析 , 提出了 可供设计参考的内力风振系数和位移风振系数 ;研 究薄膜结构气弹动力稳定性以及流固耦合作用 .武 岳等[ 7 , 8] 对流固耦合的基础理论作了大量深入的研 究 , 采用分区迭代算法求解流固耦合作用 , 对大跨结 构的等效风荷载 、数值模拟 、风振响应分析以及风致 气弹耦合效应 、气动阻尼识别 、多激振模态 、多响应 振型和多等效目标问题等进行了卓有成效的研究 . 周岱等[ 9 , 10] 进行了大跨度单层网壳结构的风模拟 、 小波分析及复杂空间结构体系的颤振和主动抑制的 研究 .楼文娟等[ 11 , 12] 主要进行了结构的风荷载及风 振响应的试验与理论研究 、大跨屋盖结构的风效应 研究和数值风洞研究 .陆峰等对大跨度屋面结构进 行了风振响应和风振系数研究 , 从位移风振系数的 角度提出了对基于准定常假设下的模态分析法的修 正 , 给出了可供设计参考的大跨度平屋面结构的位 移风振系数建议公式 .陈新礼等对张拉式膜结构的 风振系数进行了初步的研究 .陈波等提出了整体风 振系数和非线性调整系数这一概念 , 同时初步提出 了一套适用于张拉膜结构的抗风设计方法 .周晅毅 引入虚拟激励法加快计算效率 , 以考虑大跨度屋盖 结构振动多模态之间的耦合项 , 指出准定常方法不 适用大跨度屋盖结构风致抖振响应分析 , 此外还初 步探讨了用 LRC 法和考虑模态耦合系数的惯性风 荷载法表示大 跨度屋盖结构的等效静 力风荷载问 题 .沈国辉等[ 13] 探讨了四周封闭和四周敞开的屋盖 结构风压规律 , 提出建筑结构风致响应和等效静力 风荷载的标准算法和模态解法 , 将响应和等效静力 风荷载分为平均分量 、背景分量和共振分量三部分 .
流固耦合理论在特高含水期油藏开发中的研究现状与发展趋势
流固耦合理论在特高含水期油藏开发中的研究现状与发展趋势特高含水期油藏是指水含量高达70%以上的油藏，由于含水率高，这类油藏在开发过程中会面临诸多挑战。
流固耦合理论是研究流体和固体之间相互作用的理论，近年来在特高含水期油藏开发中得到了广泛的应用。
本文将对流固耦合理论在特高含水期油藏开发中的研究现状和发展趋势进行探讨。
一、特高含水期油藏的挑战及对流固耦合理论的需求特高含水期油藏的开发面临着诸多挑战，主要包括以下几个方面：1. 残余油的开发难度大。
由于含水率高，残余油往往被水包围，油水界面模糊，难以准确确定残余油的位置和分布情况。
2. 油水混产严重。
在开采过程中，由于油水界面的不明显，会导致油水混产现象严重，降低了开采效率，增加了开采成本。
3. 地质构造复杂。
特高含水期油藏地质构造复杂，地层中存在大量裂缝、孔隙和岩石间隙，影响了油藏的渗流性能。
针对这些挑战，流固耦合理论的应用成为了特高含水期油藏开发的重要手段。
流固耦合理论可以帮助我们更加准确地了解油藏的流体运移特性和固体结构特征，从而指导油藏的开发工作。
1. 流固耦合数值模拟方法的研究。
通过数值模拟方法，可以模拟油藏中流体和固体的相互作用过程，从而预测油水流动规律、确定油水分布情况等。
2. 流固耦合实验研究。
通过在实验室中建立流固耦合实验模型，可以直接观察油藏中流体和固体的相互作用过程，从而深入了解油藏的开采规律。
3. 流固耦合理论在油藏地质调查与评价中的应用。
流固耦合理论可以帮助我们更准确地评价油藏地质构造、确定油藏渗流性能等，为后续的开发工作提供重要依据。
1. 流固耦合理论与人工智能的结合。
将流固耦合理论与人工智能技术相结合，可以更加准确地预测油藏的开发规律，为油藏开采过程提供更精确的指导。
2. 流固耦合理论在油藏监测与控制中的应用。
通过流固耦合理论，可以实现对油藏开采过程的实时监测与控制，提高开采效率，降低开采成本。
3. 流固耦合理论与新材料技术的结合。
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文章编号:1671-3559(2004)02-0123-04收稿日期:2003-12-03基金项目:山东省科学技术发展计划资助项目(012050107);山东省自然科学基金资助项目(Y 2002F19)作者简介:郭术义(1971-),男,山东济南人,山东大学机械工程学院博士研究生。
流固耦合应用研究进展郭术义,陈举华(山东大学机械工程学院,山东济南250061)摘 要:流固耦合力学是一门新兴学科。
本文简要介绍了该学科的典型应用进展情况,总结了各种研究中的典型方程、数值解法,展望了进一步发展的趋势。
关键词:流固耦合;数值模拟;展望中图分类号:O35112;O34717文献标识码:A流固耦合力学是一门比较新的力学边缘分支,是流体力学与固体力学二者相互交叉而生成的。
它的研究对象是固体在流场作用下的各种行为以及固体变形或运动对流场的影响。
流固耦合力学的重要特征是两相介质之间的相互作用:固体在流体动载荷作用下产生变形或运动,而固体的变形或运动又反过来影响到流场,从而改变流体载荷的分布和大小。
总体上,流固耦合问题按耦合机理可分为两大类:一类的特征是流固耦合作用仅仅发生在流、固两相交界面上,在方程上耦合是由两相耦合面的平衡及协调关系引入的;另一类的特征是流、固两相部分或全部重叠在一起,耦合效用通过描述问题的微分方程来实现。
本文就流固耦合问题的两大分类中三种基本情况进行了讨论。
1 流固耦合典型应用流固耦合作用的研究在航空、航天、水利、建筑、石油、化工、海洋以及生物领域都有着十分重要的意义。
如液体晃动对火箭飞行稳定性的影响,大型贮液管在地震激励作用下产生的流固耦合作用,液体湍振对输液管道的影响。
本文就如下三个大方面进行了总结。
1.1 输流管道流固耦合流体引起输流管道振动的研究最初来源于横跨阿拉伯输油管道振动的分析[1]。
管道在众多的工业领域中应用十分广泛,作用极其重要。
但是,在管道内流体流动状态的微弱变化往往引起在工作过程中的湍振现象,诱发流体、管道之间的耦合振动,动力学行为相当复杂。
这使得人们很早就开始了这方面的研究,Paidoussis M P [2]是其中最具有代表性的。
输流管道的振动问题之所以能引起学者的兴趣,除因为该问题的广泛工业背景和现实意义之外,还因为输流管道虽然是最简单的流固耦合系统,但它却涉及了流固耦合的大多数问题,并且它的物理模型简单,系统比较容易实现,因而便于理论与试验的相互协同。
考虑因素侧重面的不同,输液管道非线性运动方程有几种类型[3-5],它们之间有一定的差别。
它们的基本假设都是:流体无粘且不可压;管道作为梁模型来处理;管道只是在平面内振动。
尽管输流管道的非线性动力问题受到50多年极为广泛的研究,但至今尚没有一个公认的模型。
文[6]建立的4个独立变量(轴向位移、横向位移、流速和压力)的全耦合模型(耦合形式包含摩擦耦合、P oiss on 耦合、结合部耦合以及管道轴向和横向运动的耦合)在众多的非线性分析模型中是一个较为完整的模型。
m ¨u +m f [ υf (1+u ′)+2υf u ′+υ2f u ″+ ωυ′f ]+ P (υf +u )/c 2F -[(1-2υ)P (1+u ′)]′+4f ρf ρ′・υ2f /DK -gm f(1-2υ)(1+u ′)ω′-EI (7ω″ω +ω′ω )-E A p (2u ″+6u ′u ″+2ω′ω″)/2=0(1)m ¨ω+m f [ υf (1+ω′)+2υf ω′+υ2f u ″+ω″υ2f ]+ P (υf +ω)/c 2F -[(1-2υ)P ω′]′-gm +EI ω″″-EI (u ′ω′+6u ″ω +4u ′ω ′)-E A p (u ″ω′+u ′ω″)=0(2) P /c 2F +m f [(1-2υ)( u +υf )u ″- u ′+υ′f ]-m f (1-2υ)( u ′+u ′ u ′+ω′ ω′)=0(3)P ′+m f (¨u + υf )+m f ¨ωω′+gm f ω′+Df ρf υ2f /2=0(4)随着对输流管道问题研究的深入,各种不同的分析计算方法也相继被提出。
其中有限元法(FE M )第18卷第2期2004年6月济南大学学报(自然科学版)JOURNA L OF J I NAN UNI VERSITY (Sci.&T ech 1)V ol.18 N o.2Jun.2004是应用最为广泛的一种数值方法。
文[7]用FE M法求得了载流在流速超过临界流速之后的振幅、主频率和振形,所得结果和试验结果吻合较好。
传递矩阵法(T M M)在振动工程中一直是一种行之有效的方法。
与FE M相比,其传递矩阵维数不随单元的增加而增加,恒保持为7维,这正是它的优越性所在。
最早用于研究桥梁与车辆之间相互作用的结构阻尼法也被采用于解决输流管道的动态响应问题。
矩阵摄动法可以用于求解输流管道系统动态方程度特征值问题。
该方法仅对基本解进行修正而不需要重新求解,可以大大地节省计算时间,不需要重新编制软件,可以利用现有的有限元程序计算基本解,从而可以提高计算效率。
混沌问题一直被认为强非线性运动所具有的一种力学现象,一般认为输流管道的运动是弱非线性的,因此对混沌的研究比较少。
文[8]是研究输流管道混沌现象比较早的,他们采用的分析模型是在管自由端的左、右两侧放置两块永久磁铁,以便施加一种强非线性的磁力。
计算和实验都表明:当作用的磁力使输液管产生屈曲(弯曲状态)后,加大流速使其超过颤振对应的临界值时,混沌摆动就会发生。
研究趋势:(1)针对输流管道系统运动方程的特殊性以及工业管路复杂性的实际问题,需要提出行之有效的计算方法和简化方法;建立模型求解以达到理论指导实践和验证结果真实性的目的;(2)外激励作用下管道的非线性瞬态响应,以及两者共同作用下引起输液管分叉的特性以及什么样形式的外激励容易诱发分叉和混沌现象,目前所知甚少,是今后发展研究的难点。
1.2 含液容器的流固耦合问题1964年,美国Alaska地震引起众多石化容器在地震载荷下惨遭破坏,使国民经济受到极大损失。
由于化工工业在现代工业中的地位,促使部分科技工作者对含液容器进行研究。
早期的许多俄罗斯专家在这一问题上作出了开创性研究。
文[9][10]中,详述了含液容器震荡问题的有关基本理论。
由于计算工具的落后,当时的研究主要局限在刚性不动容器或作简单运动刚体中液体的震荡。
对含液容器的动力特性进行分析,是为了了解容器内流体的晃动特性以及流体对容器固有特性的影响,以便为进一步研究含液容器的动力响应和动力稳定性奠定基础。
当前国际上在有关含液容器的动力特性研究方面,研究手段多以实验为主,计算则多采用现有的一些通用有限元软件进行,但这些软件通常都是用于结构分析的,在流固耦合分析方面,尤其是当流体具有较大自由表面,且考虑可压缩性时,就很难用这些通用软件进行精确的分析。
由于流固耦合系统的复杂性,其求解主要立足于数值分析。
起初人们自然想到的是用位移法结构分析的通用程序来求解耦合问题,不同的是只要将流体视为剪切刚度为零的固体即可。
但实际计算发现,剪切刚度为零,计算中出现零能模式,方法无法推广应用。
至于流体中采用压力、固体中采用位移的混合模式没有零能模态的困难,但其有限元方程中的系数矩阵是非对称的。
经典的流体中采用压力、固体中采用位移的流固耦合有限元方程[11]:M S-Q TM f¨a¨p+K S1ρfQ0K fap=F S(5)式中,p为流体节点压力向量,a为结构节点位移向量,Q为流固耦合矩阵,M f和K f分别为流体质量阵和刚度阵,M s和K s分别为结构质量阵和刚度阵,F S 为结构载荷向量,ρf为流体密度。
文[12]对上述方程进行对称化处理,得到:M S EE T M f¨a¨p+K S00 K fap=(6)引入的旋转周期性分析方法,可大大缩短计算规模和计算时间,符合含义同(5)式。
含液容器流固耦合问题经过近几十年的发展,已经建立了几种行之有效的数值方法。
Amsden在20世纪60年代发展起来的M AC[13](marker-and-cell)方法即标记子与单元方法,该方法具有不同寻常的灵活性,但计算存储量大,很难推广到三维问题的计算。
VOF[14](v olume of fluid)方法改进了M AC 方法的存储量大以及计算量大的缺点,特别适于三维计算,是发展较为成熟的方法。
但VOF方法的每一时间步都需要计算流体体积函数F的值,其重复计算量也比较大。
M AC方法和VOF方法实际上都应用了有限差分法,在处理不规则边界时存在某些缺陷。
FE M法的最大优点是比较容易处理各种复杂的几何形状和边界条件,具有丰富的数学结构,可以达到非常高的计算精度。
但它也存在一些困难,如计算对流算子的非对称性。
边界元[15](BE M)方法是在综合FE M和经典的边界积分方程基础上发展起来的,它的最大优点是可将求解空间降一维。
在上世纪五、六十年代宇航工程的发展过程中,液体运载器推进剂的晃动问题变得十分突出。
这是因为液体晃动所产生的低频横振导致火箭飞行的不421 济南大学学报(自然科学版) 第18卷稳定性。
因此对液体晃动特性的研究一直是宇航中一个极为重要的课题[16]。
为保障火箭飞行的稳定性,必须对液体的晃动加以抑制。
采用的防晃措施最主要和最有效的手段是使用液体晃动阻尼器,常见液体晃动阻尼器是防晃板防晃。
自20世纪60年代至今我国一直在对半圆形挡板的防晃特性进行多方面的试验研究和分析工作,获得了许多成果[17-18]。
研究趋势:(1)含液容器的大幅晃动的数值模拟方法研究;(2)有限元并行计算技术研究;(3)非线性耦合系统的稳定性、分岔、混沌等问题的研究;(4)防晃板防晃特性的研究。
1.3 地下储层流固耦合问题地下储层是固体、液体和气体的多孔介质组合。
经典渗流力学已对固体孔隙中的流体流动问题进行了深入的研究,但它并没有涉及到流—固耦合问题,而在油气开采、地下水抽放等过程中,由于多孔介质流体压力的变化,一方面要引起固体特性的变化;另一方面,这些变化又反过来影响多孔介质中流体的流动和压力的分布。
因此,在许多情况下必须考虑流体,包括液体(油或水)、气体(天然气、煤矿瓦斯等)与多孔介质的相互作用力的问题,即应考虑多孔介质应力场与多孔介质中渗流场之间的相互耦合作用。
文[19]是最早研究地下储层流体—固体耦合问题。
它将可变形、饱和的多孔介质中流体的流动作为流动—变形的耦合问题来看待,建立了一维固结模型,获得了广泛应用。
文[20]则进一步研究了三向变形材料与孔隙压力的相互作用,并在一些假设条件的基础上,建立了比较完善的三维固结理论。