弹性圆柱薄壳流固耦合：拉格朗日-欧拉法与横向绕流影响

本文主要探讨了弹性圆柱薄壳在横向绕流场中的流固耦合问题。作者采用相容拉格朗日-欧拉法，这是一种经典的力学与流体力学结合的方法，用于处理复杂系统中结构与流体之间的相互作用。该方法的关键在于建立一个统一的框架，将固体的运动方程与流体的运动方程结合，考虑到壳体在绕流作用下的弯曲变形。 在研究中，作者首先构建了流固耦合模型的理论分析方程组，特别关注了在大变形情况下壳体的法向位移以及流体表面的压力系数。当圆柱薄壳受到横向绕流的影响时，其横截面形状会发生显著变化，从原本的圆形逐渐变为近似椭圆形。这种几何变形不仅影响了壳体的内部应力分布，还对壳体表面的流体流动产生了直接影响，导致表面流体压力系数发生变化。 通过对具体算例的分析，作者深入研究了不同参数，如绕流速度、壳体刚度、厚度等因素对法向位移和表面流体压力系数的具体影响。这些研究成果对于理解和设计弹性圆柱薄壳在实际工程中的稳定性和性能至关重要，比如在船舶、航空航天或海洋工程中的应用，需要考虑这类复杂流固耦合效应。 本文提供了一种有效的数值工具——相容拉格朗日-欧拉法，以解决弹性圆柱薄壳在粘性流体环境中的动态响应问题。这对于未来在设计和优化此类结构的耐久性、稳定性以及性能优化等方面具有重要的理论参考价值。通过深入理解流固耦合现象，可以为相关领域的工程师提供更精确的计算依据，从而提高设计效率并确保系统的安全运行。