文 献 综 述
- 研究背景及意义
2l世纪是海洋的世纪，浩瀚的海洋蕴含着丰富的海洋资源，近年来，随着海洋科学 技术的不断发展与进步，海洋开发已经覆盖到海洋石油油气工业、海洋化学工业新兴产业领域。如何高效的利用海洋资源，加快海洋经济的发展直接关系到我国国民经济的发 展，如此就促进了对船舶业的研究与发展。而置于海洋中的船、海洋平台、波能装置等构造物，在航行或运行过程中由于波浪的作用或自身的运动引起波浪而发生振荡。弹性结构在均匀液流中由于受到液动力、弹性力和惯性力的耦合作用而发生的振幅不衰减的自激振动称为颤振，颤振能够对弹性结构产生灾难性的结构破坏，因而对舵面颤振的研究对于水下弹性舵面的结构选择有着十分重要的意义。而颤振产生的条件就是流固耦合，因而要研究颤振，就要绕不开流固耦合。
流固耦合力学是流体力学与固体力学交叉而生成的一门力学分支，它是研究变形固体在流场作用下的各种行为以及固体位形对流场影响这二者相互作用的一门科学。流固耦合力学的重要特征是两相介质之间的相互作用，变形固体在流体载荷作用下会产生变形或运动。变形或运动又反过来影响流体运动，从而改变流体载荷的分布和大小，正是这种相互作用将在不同条件下产生形形色色的流固耦合现象。
流固耦合问题的研究历史可追溯到19世纪初，人们对于流固耦合现象的早期认识源于机翼及叶片的气动弹性问题。此外，流固耦合问题还在很多工程技术领域得到了研究，例如涡轮机械设计、海岸海洋工程、高层建筑工程、流体管路输送以及人体动脉流动等，而这些工程领域的共同特点就是流体载荷对弹性结构的影响十分重要。
流固耦合的数值求解方法在过去数十年间取得了长足的发展，并已经成为研究领域最热门的主题之一。耦合求解过程的核心是计算带有移动边界和移动网格的非定常流动问题，这是因为流动域的大小和形状随着结构的移动或变形在不断变化着。同时，正由于耦合系统中混合了线性和非线性问题，存在了对称和非对称矩阵，包括了显性和隐性的耦合机理，并且出现了物理不稳定条件，使得耦合问题求解十分困难。
二．国内外研究现状
在过去数十年间，有许多针对流固耦合的研究。其中[1-3]分别对几种耦合的算法进行了运算，探究了不同情况下的不同算法；而[4-6]则是直接使用算法，探究了在不同系统中各自算法的应用及耦合特性，验证了计算程序的可靠性，为接下来的研究奠定了基础。
[7] 采用了一种基于紧耦合的流固耦合算法，对流场与柔性平板之间的耦合运动进行了数值模拟。通过与前人结果的比较，验证了所采用的流固耦合算法的可靠性，同时，分析了不同的材料参数对于平板耦合运动的影响，流体黏性越大对平板振动的阻尼作用越明显，而流体密度的增加会加速振动的衰减，并降低振动的频率。对于具有较低固有频率的结构，在耦合运动中的振动幅度和频率也较小；[8]通过方柱绕流产生扰动流场，进而诱发弹性薄板连续振动，以此对流固耦合进行计算；
[9] 利用多刚体力学运动学方法进行系统结构的数学描进。以系统摇荡时各浮体质心位移和浮体角位移表达广义速率，进而对系统进行计算；而[10-12]则是分别对浮体进行研究，探讨了浮体在海水中的稳定性；
[13-17]则是从不同角度，分别设置了不同的浮体系统，从各个角度对浮体在海水中的特性进行了详细分析，探讨了浮体间距和波浪对系统特性的影响。
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