平行流冷凝器的集管与扁管之间的分流和合流结构，导致了流体流量分配不均，当流体发生相变时情况更加复杂。流量分配的均匀性是换热器领域倍受关注的关键课题，申请人基于流体网络理论创新性地提出平行流冷凝器制冷剂流量分配的理论预测模型，引入多孔介质的分布阻力概念建立冷凝器仿真模型，打破目前仅能对单个翅片局部流动模拟的限制，建立相应的工程抑制机制。研究过程为：在均匀模型的基础上编制了不均匀气流下的平行流冷凝器模拟程序，并以R22工质为例，模拟了不同气流分布方案、不同制冷剂流量对冷凝器性能的影响。主要得出以下结论：不均匀的气流分布会使平行流冷凝器的换热量下降、制冷剂侧压力损失增加，其影响的程度与气流分布的不均匀程度和制冷剂流量有关，最小制冷剂流量下换热量衰减1%，最大制冷剂流量下换热量衰减6%。模拟结果显示制冷剂压力损失增加量为6%~35%。另外不均匀气流会使冷凝器风机理论功耗增加，其增加的程度主要由气流的不均匀性决定。结合研究结论，不仅可以可以提高空调系统效率、降低能耗，还能进一步为揭示平行流冷凝器、多联机等热设备中热流体的耦合规律奠定理论基础，为研究微通道换热器、高热流密度散热等挑战性课题提出了新的解决途径。 2100433B

流量分配的均匀性是热流体科学领域倍受关注的关键课题，尤其是两相制冷剂在平行流冷凝器几十根并列扁管中时分配会极端不均，这导致部分换热管段低效甚至失效，进而使冷凝器乃至空调系统性能大幅衰减，如何深入研究并揭示其作用机制是国内外研究热点。申请人基于流体网络理论创新性地提出平行流冷凝器制冷剂流量分配的理论预测模型，引入多孔介质的分布阻力概念建立冷凝器空气侧百叶窗折叠翅片的整体仿真模型，打破目前仅能对单个翅片局部流动模拟的限制。拟通过数值模拟和实验对比，分析实际运行冷凝器中空气和制冷剂在不同结构和工况下的分布特性，提出合理的不均匀性分布指标，建立相应的工程抑制机制，可以提高空调系统效率、降低能耗，进而揭示平行流冷凝器、多联机等热设备中热流体的耦合规律，为研究微通道换热器、高热流密度散热等挑战性课题提出了新的解决途径，是对热流体分布不均匀性机理的前瞻性探索。此研究属开拓性研究领域，尚未见相关报道。

流固耦合传热紧耦合

Stokos、Hooper、Kazemi-Kamyab等开发了将流体及固体内所有物理过程进行瞬态紧耦合算法，能使计算结果与实验结果高度吻合。但是，该瞬态紧耦合计算需要消耗大量的计算资源，难以用于解决实际复杂工程问题。

根据问题的特征，有些研究者近似认为在计算时间内，某些参数的状态是不变的，进而直接将瞬态问题转化为稳态问题。对于绝大多说不能通过准稳态处理直接转化为稳态问题的瞬态问题，有些研究者主张保留耦合的非稳态特性，提出各部分分别进行瞬态求解,并通过边界条件、参数值及活动网格等方式进行实时信息交互的瞬态松耦合传热问题的求解。如 Bauman 和Kazemi-Kamyab等针对高超声速流中固体表面带辐射及烧蚀相变过程的流固耦合强制对流传热问题，提出将流体 Navier-Stokes 方程与固体导热、辐射及烧蚀相变过程分别进行瞬态求解，并利用流体数值计算结果对其他求解方程的边界温度和热流加以修正，直至迭代收敛。Lohner 等针对飞机气弹分析中带固体形变的流固耦合传热问题，将流体 Navier-Stokes 方程及固体导热和应变方程分别求解，并利用流体数值计算结果对其他求解方程的边界温度和热流加以修正，同时利用固体应变方程的计算结果修正流体耦合边界位置和速度边界条件，直至迭代收敛。

流固耦合传热松耦合

有些研究者提出了基于准稳态流场的松耦合算法，即近似认为在整个流固耦合传热过程中，流场处于若干个准稳态，每一个准稳态的流场都使用稳态 Navier-Stokes 方程求解。如 Kontinos结合二维边界单元法和高超声速计算流体力学( CFD) 算法的松耦合算法，分析了高超声速流与机翼前缘的耦合传热问题。Chen 和Zhang等交替进行稳态流场计算与固体烧蚀和瞬态导热的松耦合算法计算了带烧蚀的流固耦合传热问题。2100433B

第1章 流固耦合概述

1.1 流固耦合基本概念

1.2 流固耦合问题应用

1.3 流固耦合分析方法

1.3.1 线性流固耦合分析方法

1.3.2 非线性流固耦合分析方法

1.3.3 物态变化时流固耦合分析方法

参考文献

第2章 流固耦合的有限元法

2.1 流体运动方程与流体元

2.1.1 流体运动方程

2.1.2 流体元

2.2 结构运动方程

2.3 时域与频域求解

2.4 湿模态法与干模态法

2.4.1 湿模态法

2.4.2 干模态法

2.5 杂交子结构法

参考文献

第3章 流固耦合的边界元法

3.1 流体控制方程

3.2 Green方程

3.3 Hess-Smith方法

3.4 干模态法

3.5 湿模态法

3.6 边界元法的应用

参考文献

第4章 流固耦合的SPH方法与谱单元方法

4.1 概述

4.2 SPH方法

4.2.1 SPH基本原理

4.2.2 SPH方法的关键技术

4.2.3 SPH方法的数值实现

4.2.4 SPH方法在舰船接触爆炸中的应用

4.3 谱单元方法

4.3.1 谱单元方法简介

4.3.2 谱单元方法原理

4.3.3 一维谱单元方法的应用

4.3.4 三维谱单元方法的应用

4.4 流固耦合问题的其他分析方法

参考文献

第5章 瞬态载荷作用下的流固耦合分析

5.1 延迟势法及其数值解法

5.1.1 延迟势法

5.1.2 延迟势法的数值解法

5.2 双渐近法

5.2.1 早期近似法

5.2.2 后期近似法

5.2.3 双渐近法的形成

5.2.4 声学近似DAA法

5.3 改进的双渐近法

5.3.1 改进方法的背景

5.3.2 求解思路

5.3.3 非线性双渐近法的有效性

5.3.4 非线性双渐近法的应用

5.3.5 冲击波对舰船结构的损伤

5.3.6 冲击波与气泡对舰船结构的损伤

参考文献

第6章 小尺度物体的流固耦合振动

6.1 漩涡脱落与涡激振动

6.1.1 漩涡形成和脱落机理

6.1.2 漩涡脱落特性

6.2 细长弹性体的流固耦合振动预报

6.2.1 升力振子模型

6.2.2 升力相关模型

6.2.3 弹性双柱流固耦合振动预报方法

6.3 线内振动

6.4 波流中小尺度物体振动分析

6.4.1 莫里森公式

6.4.2 莫里森公式中系数的讨论

6.4.3 升力系数

6.4.4 波浪中圆柱体的尾涡图形

6.5 涡激振动的抑制方法

6.6 深海立管与管线的涡激振动

6.7 跳跃振动

6.7.1 发生跳跃振动的条件和判断准则

6.7.2 跳跃振动的稳态解

6.7.3 减小跳跃振动的方法

参考文献

第7章 水下气泡与边界的耦合效应

7.1 水下气泡动力学特性数值模型

7.2 水下放电气泡实验设计

7.2.1 电火花气泡形成原理

7.2.2 实验装置的安装与使用

7.3 水下气泡的种种特性

7.3.1 自由场中气泡

7.3.2 水平壁面附近气泡

7.3.3 自由面附近气泡

7.3.4 舷侧附近气泡

7.3.5 气泡融合效应

7.3.6 气泡与复杂结构的相互作用

7.3.7 气泡与边界相互作用的数值模拟

参考文献2100433B

一船舶流固耦合动力计算：以半无矩壳理论和简单格林函数构造的三维流体边界元法为基础，利用干模态建立一种新的船舶水弹性模型用于船体振型频率计算。通过模型试验验证了理论方法的正确性，比应用三维壳体有限元散船体的水弹性方法有明显的优越性。提供了一种高效实用的船舶水弹性分析方法。同时也给出船体薄壁梁流固耦合计算方法以适应国内外广泛采用的有限梁分析方法。二计及船型非线性的波浪载荷计算，并将规则波时域分析扩展到不规则波中，考虑了砰击弯矩的合成计算。计算结果与试验有良好的一致性。对集装箱船采用船体薄壁梁模型计算非线性波浪的垂直时域响应和斜浪中扭转与水平耦合响应，提供一种实用方法和计算程序。 2100433B