流体与弹性体的相互作用现象广泛存在于人体生理活动、鱼类鸟类的游动或飞行以及自然界中。本项目的研究目标为发展一个稳定、高效、可靠及比较通用的用于模拟三维流体弹性体相互作用的虚拟区域方法。项目申请人先前的工作已为该方法奠定了理论基础,并在两维情况下做了数值实现。通过本项目的执行1)把方法推广到了三维情形、湍流情形以及出现弹性体接触的情形,改进了针对刚性颗粒的虚拟区域方法;2)对方法进行了实验验证;3)把方法应用到了若干流体和弹性体相互作用问题,包括三维弹性板在均匀来流中的自振荡,两弹性板的自振荡运动,半圆柱尾流中死鱼的被动推进,以及圆管中弹性瓣膜的变形;所得结果极大增进了对这些问题的认识和理解;4)研究了较高雷诺数下管流中颗粒和流体的相互作用,首次从计算角度证实了管流中颗粒的第二个径向平衡点和颗粒可以促进管流的转捩。
英文主题词fluid-structure interaction; non-boundary-fitted mesh; fictitious domain method; flexible plate; heart leaflet