研究了不同深宽比二维矩形腔双壁反向驱动流的流动结构.采用微分求积法计算分析了深宽比从0.15到6.6变化对矩形腔蠕流涡结构的影响,给出了涡演化过程中的临界深宽比、流型及其分岔图.当深宽比在0.15至0.7之间变化时,腔内涡结构沿横向分布并随深宽比增加子涡逐步合并;当深宽比大于0.7时,随着深宽比增大,腔内流动结构沿纵向展开并且漩涡数量逐渐增多,具有周期性和自相似的变化特征,外围大涡的形成来源于中间区域新涡的生成和演化;在不同的深宽比条件下,腔内流动始终呈现对称的涡结构流型.

采用SIMPLE算法与用高阶多项式来逼近的微分求积法(PDQ)结合,建立了在非交错网格系统上求解三维、非恒定、不可压、原始变量形式Navier-Stokes方程的计算方法.在本算法中,流动控制方程中的空间导数用PDQ法进行离散,流动控制方程以SIMPLE算法的思想进行求解;并提出了在非交错网格系统中保证在边界上满足连续性方程以及补充压力校正方程的边界条件的方法.

采用保角映射技术将含有圆孔的外域变换为圆的内域，通过在边界配点来确定其边界条件，并应用弹性力学的复变函数理论及最小二乘法求解板内的应力场．为了比较本文方法的计算精度和计算效率，用Madab语言编程并计算了含圆孔的有限板和无限板内的应力分布，结果表明用计算复变函数法求含孔板的应力场问题计算精度高，计算量小，具有应用的价值.

在封闭水流槽道中央,上游布置一刚性方柱,下游弹性薄板的一端固定在方柱尾端,弹性薄板上端、下端和另一端自由。上游方柱绕流后在下游形成周期性扰动流场,进而诱发下游弹性薄板的连续振动。数值模拟结果表明,当周期性扰动流场与结构形成强烈的非线性耦合作用时,近壁区流动进一步受板扰动的影响,流动的边界条件发生改变,流场对称结构遭到破坏,形成不同尺度的涡旋流动,同时弹性薄板表现出非周期、非对称的耦合振动行为。

从流固耦合系统的整体控制方程出发，推导出与流体控制方程一致的耦合等价方程，并得到基于耦合方程的压力泊松方程，通过求解耦合系统压力泊松方程和一致的等价方程就能获得耦合系统的解，而不需要直接求解整体耦合系统的控制方程，有利于降低求解自由度。预估一校正多步迭代格式用于耦合系统的时间推进，克服了传统迭代耦合方法由于时间不同步而产生较大数值误差的不足。应用该方法对附带局部突起的主动脉弓动脉瘤进行流固耦合分析，验证数值方法的可行性。

应用不可压缩流体N—S控制方程和大涡模拟动态亚格子湍流模型，基于非结构网格和滑移网格技术，采用SIMPLEC算法实现速度、压力变量的分离求解，得到了某新型离心泵从进口到出口的全流道各过流部件的速度场和压力场分布，与k—ε模型计算结果比较表明，采用动态大涡模拟方法对离心泵内部流场预测更加精确、合理。

为了揭示流体-薄壁结构之间相互作用的机理,在4种不同的进口流动雷诺数下,采用3D-PIV流场测试系统和DH-5935N动态信号测试分析系统同步测试,分别得到方柱绕流后弹性薄板周围流场的时空演化特性和受激振动薄板的运动规律.实验结果表明,弹性薄板振动对流动雷诺数极其敏感,当周期性扰动流场与结构形成强烈的非线性耦合作用时,近壁区流动进一步受板扰动的影响,流动的边界条件发生改变,流场结构的对称性遭到破坏,受激振动板最终表现出非周期、非对称的耦合振动行为.