第1章 流固耦合工程问题概论1
1.1 流固耦合工程问题发展现状/ 4
1.2 水下航行器舵系统水弹性振动发展现状/ 6
1.3 海洋立管涡激振动发展现状/ 8
1.4 风力机柔塔横风向涡激振动发展现状/ 11
1.5 旋转弹箭流固耦合发展现状/ 13
1.6 柔性结构流固耦合研究存在的问题及解决方法/ 16
第2章 流固耦合问题的基本理论与方法19
2.1 引言/ 19
2.2 多体系统动力学求解方法/ 20
2.2.1 多体系统传递矩阵法基本理论/ 20
2.2.2 有限元法（FEM）基本理论/ 26
2.3 流体载荷求解方法/ 30
2.3.1 Theodorsen非定常流体理论/ 30
2.3.2 Van der Pol（范德波尔）尾流振子模型/ 33
2.3.3 计算流体力学（CFD）理论/ 36
2.4 流固耦合问题研究的基本方法/ 43
2.5 本章小结/ 45
第3章 水下航行器舵系统振动特性仿真与分析46
3.1 引言/ 46
3.2 基于MSTMM 的舵系统建模/ 46
3.2.1 弯扭耦合梁建模/ 47
3.2.2 舵系统动力学模型/ 51
3.3 舵系统动力学参数确定方法/ 62
3.3.1 舵系统FEM建模/ 62
3.3.2 基于FEM的模型验证分析/ 63
3.3.3 基于FEM舵系统网格无关性验证/ 65
3.3.4 舵系统弯曲、扭转刚度参数获取/ 69
3.4 基于MSTMM的舵系统振动特性仿真/ 70
3.5 本章小结/ 75
第4章 水下航行器舵系统水弹性仿真与分析76
4.1 引言/ 76
4.2 基于MSTMM的舵系统水弹性计算/ 77
4.2.1 基于MSTMM的舵系统线性颤振模型频域分析/ 77
4.2.2 基于MSTMM的舵系统线性颤振模型时域分析/ 80
4.2.3 模型验证/ 81
4.2.4 基于MSTMM的舵系统水弹性计算/ 87
4.3 结构参数和间隙非线性对舵系统水弹性的影响规律/ 90
4.3.1 基于MSTMM的舵系统二元颤振模型建模方法和参数获取/ 90
4.3.2 舵系统的二元颤振模型建模/ 94
4.3.3 舵系统二元颤振模型建模合理性验证/ 98
4.3.4 计算结果分析/ 106
4.4 本章小结/ 113
第5章 柱体结构涡激振动仿真与分析114
5.1 引言/ 114
5.2 二维弹性支撑柱体涡激振动动力学模型/ 115
5.2.1 基于Van der Pol尾流振子模型的弹性支撑柱体VIV 模型/ 116
5.2.2 基于CFD模型的弹性支撑柱体VIV 建模与二次开发/ 119
5.3 二维弹性支撑柱体VIV机理/ 125
5.3.1 基于Van der Pol模型的弹性支撑柱体VIV 模型计算结果/ 125
5.3.2 基于CFD模型的弹性支撑柱体VIV 模型计算结果/ 126
5.4 三维柔性柱体涡激振动/ 132
5.4.1 三维RTP立管涡激振动/ 133
5.4.2 三维风力机塔筒涡激振动/ 142
5.5 本章小结/ 155
第6章 柱体结构涡激振动抑制方法及仿真157
6.1 引言/ 157
6.2 安装NES的二维弹性支撑柱体涡激振动减振/ 158
6.2.1 NES简介/ 158
6.2.2 基于Van der Pol尾流振子模型的R-NES减振/ 159
6.2.3 基于CFD模型的T-NES减振/ 170
6.2.4 基于Van der Pol尾流振子模型的T-NES涡振控制/ 180
6.3 安装螺旋列板的三维海洋立管涡激振动减振/ 187
6.3.1 基于CFD/FEM双向耦合的立管涡激振动模型验证/ 187
6.3.2 安装有螺旋列板的立管涡激振动响应/ 191
6.4 本章小结/ 195
第7章 弹箭单双向流固耦合仿真与分析196
7.1 引言/ 196
7.2 旋转弹箭空气动力学计算/ 197
7.2.1 M910和F4旋转弹箭计算参数/ 197
7.2.2 计算流场设置/ 199
7.2.3 气动特性计算公式/ 202
7.2.4 M910和F4旋转弹箭气动特性分析/ 203
7.3 火箭弹静气动弹性仿真计算/ 210
7.3.1 弹箭法向力分布数值计算/ 210
7.3.2 静气动弹性计算/ 212
7.4 火箭弹静气动热弹性仿真计算/ 225
7.4.1 静气动热弹性单向耦合计算方法/ 225
7.4.2 火箭弹静气动加热数值计算/ 227
7.4.3 火箭弹静气动热弹性分析/ 231
7.5 本章小结/ 233
参考文献234
陈东阳，硕士研究生导师，墨尔本皇家理工大学航空工程学院访问学者，仿真秀平台优秀专栏作者。长期从事流固耦合动力学、振动控制、流动控制与减振降噪研究。主持包括国家自然科学基金在内的纵/横向项目十余项、发表SCI、EI等期刊检索论文39篇、授权/受理专利27项、获得软件著作权8项。在仿真秀平台开设流固耦合动力学仿真与工程应用等课程。
本书详细介绍了流固耦合动力学中的若干工程问题，内容涵盖了水下航行器舵系统、海洋软管、风力机柔塔、旋转弹箭等工程结构的典型流固耦合动力学问题。涉及气动弹性、水弹性、计算流体力学、结构动力学、多体系统动力学等学科知识。内容涵盖了基于商业软件 ANSYS 的常规流固耦合方法，也包括了若干基于多体系统传递矩阵法的流固耦合动力学成果。本书理论与实际工程紧密结合，并配有较多的实际工程算例，部分算例在书中直接提供了商业软件二次开发程序、MATLAB 仿真程序。本书有以下两大特色：
（1） 本书建立了适用于工程使用的流固耦合快速建模和仿真方法，对工程实际应用有重要的指导意义；
（2）本书理论与实际工程紧密结合，并配有较多的实际工程蒜粒，部分算例提供了商业软件二次开发程序、MATLAB仿真程序。
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本书适合力学、海洋工程、兵器科学与技术、航空航天工程、土木工程等专业的高年级本科生、研究生和相关领域的工程技术人员使用。
本书详细介绍了流固耦合动力学中的若干工程问题，内容涵盖了水下航行器舵系统、海洋软管、风力机柔塔、旋转弹箭等工程结构的典型流固耦合动力学问题。涉及气动弹性、水弹性、计算流体力学、结构动力学、多体系统动力学等学科知识。内容涵盖了基于商业软件 ANSYS 的常规流固耦合方法，也包括了若干基于多体系统传递矩阵法的流固耦合动力学成果。本书理论与实际工程紧密结合，并配有较多的实际工程算例，部分算例在书中直接提供了商业软件二次开发程序、MATLAB 仿真程序。本书有以下两大特色： （1） 本书建立了适用于工程使用的流固耦合快速建模和仿真方法，对工程实际应用有重要的指导意义； （2）本书理论与实际工程紧密结合，并配有较多的实际工程蒜粒，部分算例提供了商业软件二次开发程序、MATLAB仿真程序。
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