一、对绕两柱体内流问题的流场和压力场的研究（论文文献综述）
朱起欣[1]（2021）在《平板振动对近壁流场流动特性的影响研究》文中研究说明在智能车实现轻量化的过程中,大量轻质材料的应用,使车身大量覆盖件的形状和材料发生改变,明显加剧了汽车行驶时车身表面复杂的振动,使车外流场的变化更为复杂。目前,传统CFD仿真分析将结构视为静止的刚体,以流场作为输入研究结构对流场的影响,得到的仿真结果与实验有显着差异。要想在智能车的流场仿真中得到可靠的仿真结果,传统CFD仿真已明显不能满足要求,因此有必要开展结构振动对流场流动特性影响的深入探究。若直接对车身表面的随机振动进行流场仿真,难以得到规律性的结论,因此有必要采用适当的简化方法,将结构的振动剥离出来,单独研究结构振动对流场流动特性的影响。本文将车身表面覆盖件简化为二维平板模型,基于格子玻尔兹曼方法对二维振动平板绕流场进行仿真分析,通过对平板振动的形式、振幅和频率的调整,探究振动对近壁流场流动特性的影响。针对以上问题,首先建立二维垂直于来流放置静止平板仿真模型,分析不同雷诺数下的平板的气动特性及流场结构,并与现有的文献结果进行对比,验证本文采用仿真方法的可靠性,为振动平板的流场仿真研究奠定基础。在Re=300时对二维垂直于来流放置平板振动模型进行仿真分析,振动的形式分别为绕质心和端点摆振,选取的变量为频率和振幅。给定频率以自然泄涡频率为中心,向两侧扩展,得到频率和振幅对平板的气动特性及流场流动特性的影响规律:在频率比为1附近存在一个锁定区间,区间内平板的振动频率与自然泄涡频率发生共振,对升力的影响更大;振动的振幅越大,锁定区间的范围相对越宽,力系数的振荡更剧烈;锁定区内流场的压力和旋涡分布较为对称均匀,非锁定区不对称,结构较为复杂。对比两种振动形式,绕质心摆振时共振现象更为明显;绕下端点振动时,受端点效应的影响,升力系数的阵型不再关于原点对称。考虑到实际中车身上大部分覆盖件的结构存在攻角,在Re=300时对有攻角平板进行流场仿真。结果显示,与垂直于来流放置板相比,其流场结构复杂,变化更为剧烈,攻角加快了平板的旋涡脱落频率,升力方向始终沿y轴负方向。在振动方面,攻角的存在使锁定区间的范围变宽,力系数的振荡更加剧烈,非固定端旋涡脱落的位置有向后移动的趋势。与垂直于来流放置板相比,流场结构更为复杂,振动对流动特性的影响更为显着。研究表明,平板振动对近壁流场流动特性的影响显着,本文所采用的格子玻尔兹曼方法可以较好地求解结构体振动绕流问题,所作研究对智能车车外流场数值模拟有一定指导意义。
纪延亮[2]（2018）在《水中放电磁流体边界层的激励控制效应与耦合蒸气爆炸推进机理》文中进行了进一步梳理水是普通而又十分重要的物质,与人类社会的发展息息相关,长期以来关于水的研究工作取得了丰富的科学成果。其中,液态水中放电引起的电离激发和液电效应具有很好的研究价值。电磁流动控制（EMFC,Electro-Magnetic Fluid Control）是通过电磁力（Lorentz Force,Electro-Magnetic Body Force）的形式将能量传输到流体边界层中,使得靠近物体壁面的流体产生定向运动。这种主动控制方式可以控制流体边界层分离（Boundary Layer Separation）与涡致振动（VIV,Vortex Induced Vibration）,降低噪声和减小阻力,有助于提升航行器在复杂流场环境中的操控性能。然而在常规海水中,通过传统的激励形式难以获得足够大的电磁场强度。为了进一步增强电磁力控制效果,使用水中脉冲放电方法提高水介质的平均电导率,增大控制区域内的电流密度,与磁场作用产生高强度电磁力用于EMFC过程。另外,利用水中放电过程的液电效应（Electric Discharge in Water）,使水迅速达到过热饱和状态,产生沸腾液体蒸气爆炸对外做功（BLEVE,Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion）,具有发射与推动作用。相关过程的控制与推进方式以水为工质,来源广泛并且绿色环保,具有潜在的应用价值。本文首先结合流体力学和等离子体物理理论建立了水中放电过程的数学模型,对脉冲放电过程中等离子通道的物理性质进行仿真分析,研究了放电通道形成电磁流体边界层与磁场激励电磁体积力的机理。然后通过数值方法对平板、潜艇等典型绕流流场结构进行了研究,分析了电磁流动控制在湍流层流化及表面波控制减阻方面的作用机理和效果。另外,对水中放电耦合过热水的蒸气爆炸过程进行了研究,利用蒸气爆炸作用产生推力,模拟分析了相变过程的特征和推进发射作用效果。主要研究内容有:（1）水中放电过程数学建模及电磁力激励方法研究。水中高压脉冲放电会形成等离子体通道,通道内具有较高的瞬时电流密度,电子离子运动扩散使得相关区域内流体的电导率增大。将脉冲放电电路等效为RLC电路,采用等离子体状态方程与流体力学方程相结合的方法建立放电通道模型,数值模拟结果与实验数据对比吻合度较好,根据放电回路参数的不同,可以得到不同的放电电流波形。其中,在微秒级别的放电过程中,通道内的电流峰值超过4kA,通道内电导率峰值可达30000S/m。结合磁场的位形分布参数,分析放电通道与磁场激励产生的电磁体积力特性,结果表明放电频率为1000Hz时,激励区域平均电磁体积力强度达到105N/m3量级,优于常规电磁激活板的激励效果。（2）平板绕流流场结构及湍流层流化控制研究。平板绕流是一种典型的绕流结构,包含了前缘流动分离及三维转捩问题。本文通过对三维有限宽平板绕流进行数值模拟研究,研究了侧缘扰动对平板表面回流区和转捩过程的影响。在长宽比为2:1的平板绕流中,侧缘绕流产生的扰动使得平板前缘的回流区向中心收缩,转捩区域也随之收缩。使用流向电磁力对平板表面的近壁边界层进行控制,当电磁力作用于整个板面（全局控制）,作用系数N大于2时（电磁力与流动惯性力之比）,回流区被抑制,平板表面的湍流流动层流化,此时平板所受的总摩擦阻力上升。当电磁力仅作用于平板前缘回流区范围（局部控制）,同样能够抑制流动转捩过程,平板表面的湍流流动也被抑制,阻力明显下降,当N=5时总摩阻下降了 15%。（3）近水面潜艇兴波流场结构及控制效果研究。使用两相流模型对近水面航行的潜艇的兴波过程及流场结构进行分析,结果表明由于表面兴波的存在,潜艇的阻力有所增加,整体稳定性下降。使用电磁力对潜艇头部和指挥台围壳流体边界层进行控制,控制后潜艇的阻力降低,稳定性有所提升。当电磁力作用系数N超过30以后,潜艇受到的横倾力及垂向力的波动被抑制,阻力明显下降,当N=50时阻力降低了 24%。通过对头部和指挥台围壳流体边界层单独控制结果进行对比分析可知,电磁力作用于头部区域的控制效果要明显优于作用于指挥台围壳范围的控制效果。（4）水中放电耦合蒸气爆炸用于发射与推进的作用机理研究。通过水中放电使水达到过热过饱和状态,采用两相流相变模型分析模拟了过热水蒸气爆炸所产生的高温高压瞬态冲击过程,通过发射和推进模型的数值计算对蒸气爆炸的推进效应进行了研究。发射部分使用了不同填装量和不同过热度的蒸气爆炸推动弹丸,结果表明随着水过热度的提高,爆炸程度越剧烈,推进效应也越强。对于小口径身管模型,在过热水初始温度为523K、50%介质填装量的情况下,弹丸出膛速度达到260m/s,有一定的实用价值。数值分析研究了在水中利用蒸气爆炸推动圆柱形简化小型鱼雷弹模型的作用过程,对比分析了初始温度为500K和600K时蒸气爆炸推进器的受力和速度变化特征,研究了混合流场的结构变化特征。研究了鱼雷模型推进器不同收缩比喷口的推进效果（喷口截面积与爆炸腔截面积之比）,随着收缩比的减小、初期加速度有所下降,但是推进加速的持续时间增加。当收缩比为0.16时,鱼雷推进器模型的速度可超过16m/s,进一步优化参数后可以实现绿色环保推进的目的。研究结果表明,采用水中脉冲放电增强流体边界层电磁力控制效果的方法是可行的,电磁流体边界层控制可以抑制流动转捩、使湍流边界层层流化,能够实现对表面兴波的控制、从而提高水中航行器的稳定性和减小阻力。水中放电耦合蒸气爆炸过程的推进与发射效能具有突出的优点,因而有一定的实用价值和应用前景。
周柏男[3]（2018）在《横掠圆管和非圆管对流换热的数值分析》文中认为圆管和非圆管道不光在实验与理论研究中起到了理论根基的作用,而且在近年来随着工程技术与材料优化的增强,也引起了实际工程上的注意,而非圆管换热相对换热强的特点,也广受实际工程上的关注与探索。由于在理论上的大空间是无限远距离,但是实际在模拟当中既要考虑工作量也要考虑精度,所以在建立模型时,有限的边界必然会对其中换热产生一定的影响,边界的影响就需要被考虑。进而本文首先在大范围Re数中,对流体横掠单管强制对流横掠圆管对流换热取不同比例模型进行了数值模拟和参考文献中提供的实验结果采取逐个比对;然后对不同范围的Re确定了合适的数值模拟方法;最后过去由于非圆管实验的限制,都采取了相对局限的Re数范围,所以对非圆管对流换热采取数值模拟的方法给出超实验范围大Re数的非圆管换热结果,在得到其流动与换热特性之后,将其中所出现的非线性特征加以分析。本文获得如下研究结果:1、针对流体在层流、层流转变湍流的过渡流、湍流以及旺盛湍流范围内横掠圆管的比例模型的选择通过对H/d=6、H/d=8、H/d=10、H/d=12、H/d=14、H/d=16这6个比例模型在大范围Re数下,对于流体横掠单圆管的强制对流的流动模拟出的流场、温度图的比较讨论,以及数值模拟的平均Nu数与实验关联式相对比,得出:当Re≤100时,在H/d=6至H/d=16模型下,模拟的结果、实验的结果相似程度几乎一样,可以选择H/d=6的模型;当100<Re<104时,各比例模型模拟结果与实验关联式结果数值差值逐渐增大,在H/d=14和H/d=16所呈现的涡距离大致相同,故H/d=14和H/d=16更为可靠;当Re≧104时,可以认为选择H/d=16比例模型可以作为大空间流体横掠单圆管的强制对流模型。得出受限空间近似到无限空间内流体横掠单圆管的数值模拟准确比例模型。2、在全范围Re数范围下,对于大空间内流体强制对流横掠单圆管进行数值模拟,整合各类文献以及各种算法,来验证对各类算法的适用条件以及其正确性、精确性的验证,同时对流体横掠单管的实验关联式及相应实验结果进行验证与分析。在本文的网格下,当Re<104时,直接模拟能给出很好结果,局部Nu有回升点;当104≤Re<105时,大涡模拟结果很好,当Re>105时,雷诺应力模型好。本文主要采用的是在非定常二维模型,流体是空气,Pr=0.7的条件下,对流体流动传热同差别Re数下的Nu数呈非线性现象,即当Re<100,平均Nu不随时间改变;当100<Re≤300时,流体属于层流到湍流的过渡流,Nu随时间有规律地振荡;当100<Re<106时,Nu随时间振荡逐渐加剧,振荡呈现非线性的规律。当Re≧106时,又再次出现交替脱落的涡,Nu随时间不再剧烈而回到相对稳定的振荡中。3、本文网格下,在比实验结果扩大的Re数范围内,进行了围绕流体横掠4种不同角度非圆管的对流换热的数值模拟研究。通过模拟出的流场和温度场分析非圆管在流场中的尾流涡、外形等对换热的影响。当Re≧5×104时,方管在流场中放置的角度不同对阻力与平均Nu的影响在逐渐弱化,在104≦Re≦105,竖椭圆管与横椭圆管的阻力与平均Nu之比值趋于线性关系。
刘通[4]（2018）在《跨海桥梁单柱类构件水流力研究》文中指出跨海桥梁中下部结构与水流之间存在着相互作用,由于桥梁下部结构中形式多样,因而这种作用的分析十分复杂,目前仍在探索之中。为了研究这种作用的基本规律,本文拟对桥梁下部结构中的基本构件——单柱类构件进行了纯流的绕流模拟与分析。综合目前研究成果,其中圆形、方形和圆端形这三种截面柱体的高雷诺数三维绕流研究仍不充分,而且其中很多较小结构物、流体为空气的绕流情况。并且高雷诺数下的试验,很多也是在风洞中进行的,而上述单柱类构件原型的水流试验几乎是不可能完成的。所以,本文对上述三个截面形式的单柱进行了高雷诺数下纯流的绕流分析,并对缩尺实验的可行性进行了探讨。首先,对目前数值模拟绕流的理论进行了阐释,重点介绍了所选择的模型维度、网格、算法和湍流模型。然后进行了网格无关性验证,再照此离散方式对圆柱在Re=2×106和Re=8×106的工况进行了二维和三维的绕流数值模拟,并对比分析了不同维度和雷诺数下的计算结果。随后,对方柱和圆端形截面柱在Re=2×106下分别进行了二维和三维的数值模拟,对比分析了不同截面形式下不同维度的计算结果。最后,以Re=8×106工况中的单圆柱为原型,对不同缩尺比情况下的单圆柱进行了数值模拟,将计算结果按Froude相似准则换算到原型中,分析对比了每个缩尺比模型试验在理论上的可行性。根据上述数值模拟结果与分析对比,本文认为,在有限水深下,单柱绕流数值模拟必须是三维的,二维模拟只适用于无限水深或水深较大的情况,而方柱和圆端形截面柱对水深要求更深。三维模拟的阻力系数（Cd）和升力系数（Cl）振荡频率并非严格的2倍关系,且比二维模拟结果小;而由于升阻力是整个柱体上的合力,所以高雷诺数三维模拟结果难以具有二维的规律性和稳定性。方柱阻水效应非常明显,升阻力系数都明显大于相同条件下的圆柱;圆端形截面柱在升阻力水流力力学性能都更有优势。缩尺模型的水流力在不能按照Froude相似准则放缩到原型墩柱上,只能通过Morison方程来推算原型墩柱在实际情况下的水流力。
徐光鹏[5]（2016）在《桥墩非定常绕流研究》文中研究表明为了探究桥墩局部冲刷产生的机理,研究不同水文条件下桥墩周围绕流流场的涡系结构、非定常特性及自由液面对流场结构的影响,本文以单圆柱形桥墩为研究模型,利用计算流体力学商业软件Fluent对过临界区雷诺数Re=8.0×106下不同水位的三维桥墩绕流进行了数值模拟计算。先取5m水位的工况进行雷诺平均（RANS）单相流计算作网格无关性测试,分别做了834万、1175万、1628万三套测试网格,经过计算分析并考虑现有的计算资源,最终确定网格数为1175万的节点分布作为本文其他工况计算网格的节点分布。再对lm、2.5m、5m三种不同水深的桥墩进行分离涡（DES）单相流计算,即不考虑自由液面对流场的影响；通过分析比较得出三种不同的水深在不考虑自由液面对流场影响情况下的墩前马蹄涡系的相对位置大致相同,不随水深的变化而变化,墩后尾迹涡系同墩前马蹄涡系不存在明显的耦合关系。此外,通过取5m工况单相流RANS计算结果的一个“拟周期”内的三个时间点分析后,较为详细地描述了桥墩周围涡系结构的生成机理及其形态。最后取2.5m水位工况考虑并用VOF技术捕捉自由液面,得出了两相流计算的墩前马蹄涡系与单相流计算的基本相同,即2.5m水位工况的自由液面对墩前马蹄涡系没有很大影响；且墩后尾迹涡系同墩前马蹄涡系也不存在明显的耦合关系。
张佳良[6]（2016）在《振动壁面旋流分离器流固耦合特性研究》文中指出旋流分离器在油田应用过程中,通常将多根旋流器单体并联在一个容器中共同工作,流体在罐腔内进入旋流器内部的过程中,在旋流器的变径圆管外壁面形成绕流,使旋流分离器产生周期性振动,这必将影响旋流器内部流场和结构运动特性。本文结合旋流分离器的工作特征,流体域:基于混合两相流模型,采用雷诺应力模型对控制方程进行封闭,建立流体域控制方程,并使用有限体积法对控制方程实现离散化,基于实际情况定义流体域各项边界;固体域:建立旋流分离器结构动力学方程,采用Newmark方程进行动力学方程的时间积分,结合双向耦合方法建立耦合界面物理量传递方程,实现了旋流分离器双向耦合计算模型的建立。采用所建立的流固耦合模型,对旋流分离器在非耦合和振动耦合、不同激振力及不同入口流量等条件下的流场和结构动力特性数值模拟。对流体域模拟结果进行分析,得到了不同参数变化对轴向速度、切向速度、径向速度、压力场、分离效率等流场结构的变化规律。开展了旋流分离器的模态分析试验研究,得到了不同流量下的结构频率和振型,并与数值模拟结果进行对比,验证了模拟结果的可靠性。进行了周期激振作用下,不同入口速度条件旋流分离器结构的振动实验测试,得到了两种入口速度下的加速度峰值。对固体域模拟结果进行分析,得到了结构耦合界面上速度、加速度、位移等变量的时程响应曲线,将模拟得到的加速度时程响应值与实测值相对比,发现模拟结果能较为真实地反应结构实际加速度情况。通过对不同入口速度下结构变形云图以及界面应力分布云图的结果,得到了结构变形最大值以及耦合界面的等效应力分布。本文的研究,可为旋流分离器在振动条件下的应用,运行参数确定和旋流器分离技术的改进提供理论依据,也可为流固耦合的研究提供借鉴。
张雪兰[7]（2015）在《筒装料管道水力输送概化模型 ——有限圆管域内柱状体绕流场特性研究》文中研究指明筒装料管道水力输送是在物流行业发展进程中出现的一种新型的物料输运方式，其具有节能、环保等方面的优势，该输送方式的提出在一定程度上缓解了传统物流业中能源消耗高、污染严重等问题。对该新型输送方式开展的研究中，已经在运载体运行条件、运动特性等方面取得了一定的研究成果，研究过程中，将管道车运载体在管道内运行的全过程划分为静止（启动前或因故障停滞在某一位置）、启动、变速（含加速、减速）运行及稳定运行等几种状态分别进行探讨。各状态下，运载体的不同运动特性及管道壁面约束的双重作用对水流产生不同的影响，而水流流场特性是决定该输送方式运输效率的主要方面，因此对管道内流场水力特性进行系统的研究是必需的，作为该研究体系的第一步研究，笔者将就管道车处于不运动状态时的周围流场特性进行详尽的研究。该状态下，水流经过管道车时形成的缝隙流动主要呈现为沿圆柱形料筒母线的绕流运动，因此，为了便于开展研究的同时提高研究准确性，建立了与管道车载体同型（包括结构组成和各结构尺寸）的柱状体概化模型（管道车料筒概化为柱状体主圆柱，管道车支撑结构概化为柱状体附属圆柱），从而使该问题概化成为有限圆管域（主要指圆管内径有限）内柱状体形成的绕流流场特性研究问题。本论文结合国家自然科学基金资助项目“管道列车水力输送能耗研究”（51179116）和“动边界环状缝隙流水力特性研究”（51109155），采用理论分析，数值模拟及试验验证相结合的方法对有限圆管域内柱状体周围形成的绕流场特性进行分析和研究，主要研究内容如下：（1）针对柱状体的结构特点，就其对平直管道内水流产生的扰动影响所引起的流型及速度分布变化进行理论分析，对管流沿程压力变化及能耗的产生进行理论研究。（2）采用FLUENT模拟软件对不同雷诺数条件下，单柱体在平直圆管域内形成的绕流进行数值模拟，采用数值结果分析了计算管域内绕流场的结构，主要分为：远离柱状体的流动符合圆管紊流速度对数分布形态；柱状体上游阻水范围内为低速高压区；主圆柱周围环隙空间为高速低压区；柱后尾流中，临近柱状体下游存在低速核心区，水流紊动剧烈，之后随水流逐渐减弱。此外，流场各特征空间内三方向速度分布、压力分布、涡量及柱体受力系数等特性均得到了详细的分析和描述，并在其中结合了对柱状体绕流流动机理的论述。（3）基于数值模拟结果，针对不同影响因素（柱型及管径）条件下的流场特性进行对比分析，得出不同因素对该圆管域绕流场特性的影响作用，表现为：主圆柱长度的变化不改变轴向速度场结构，附属圆柱直径的增大会减小柱状体后低速核心区范围，这两个因素对柱状体表面压力分布影响较弱，且小幅影响系统阻力系数指标；增大主圆柱直径引起柱后低速核心区范围及系统阻力系数指标的明显增大；管道直径的增大会明显减小环隙高速区沿水流方向的发展长度及系统阻力系数指标值；主圆柱直径和管道内径是影响管域内压力及环隙进口位置处X、Y-速度分布的主要因素。（4）以无量纲分析及数值模拟结果得到了柱状体上、下游水体受强扰动影响范围的估测方法，通过拟合得到了该强扰动影响范围系数与流量间的估算关系；同时，拟合得到强扰动范围内水流扰动能耗与流量间为乘幂相关关系。（5）对单柱体情况下的柱状体形成的同心环隙绕流结构中，主圆柱周围环隙与柱状体上、下游一定范围内的满管流空间内的速度分布,以及柱状体所在特征管段的压降特性进行试验研究。试验结果显示在柱状体上游测试断面内,阻水作用导致断面中心位置处速度值略低于周围,管壁粘滞作用导致近壁位置处速度值较小；下游满管空间内,随水流运行,断面内速度等值分布演变为内大外小的简单分布,且速度梯度渐小。（6）以特征断面内速度及特征管段压降的试验结果与数值模拟结果的对比,对数值方法的有效性及合理性进行验证。
唐鹏[8]（2015）在《海洋工程小尺度物体水动力数值计算方法研究》文中认为孤立桩柱、导管架平台、海底管线等是海洋工程中普遍存在的结构物,当其被海浪包围部分的横向尺寸D与波长L之比小于0.2一般称为小尺度结构物。水流和波浪是海洋工程中最主要的两种外在荷载,关于水流和波浪与海洋工程小尺度构筑物相互作用问题一直是人们研究的重点,也是海洋工程中尚未很好解决的主要问题之一。高性能计算机将一种非常重要的和新的研究方法—计算流体力学方法引入到流体力学中,从而产生了研究流体运动规律的“第三种方法”—计算流体力学。利用高性能电子计算机,能够克服理论分析和实验研究的缺点,深化对于流体运动规律的认识并提高解决工程实际问题的能力。计算流体力学数值模拟能帮助理解流体力学问题,为实验提供指导,为设计提供参考,从而节省人力、物力和时间,给出详细和完整的资料,很容易模拟特殊尺寸、高温、有毒、易燃等真实条件和实验中只能接近而无法达到的理想条件。本文在考虑流体的粘性、湍流和自由液面流动等前提条件下,选取海洋工程中的小尺度物体相关水动力问题作为研究内容,选择了浸入边界法和流体体积法相结合的数值计算模型进行数值计算,分别给出了浸入边界法和流体体积法两种方法的数值表达、求解步骤和方法验证。提出了一种浸入边界法中通过直接求解外加力源项的数值计算方法。给出了浸入边界法中连续力法和离散力法两种不同外加力源项处理方式的优缺点和计算步骤,离散力法采用直接在物面附近的流场节点上求解作用力源项,而不通过插值、外推的方式来求解力源项,本文采用离散力法类浸入边界法进行数值计算。详细给出了建立浸入边界法数值模型的实现过程,采用有限差分法对控制方程进行离散和半隐式的两步式投影法对N-S方程进行求解,并给出了外加力源项fin+1的数值计算方法,最后给出了浸入边界法的数值模型的数值实现过程。通过数值计算层流状况下的固定圆柱绕流和旋转圆柱绕流经典算例对于本文建立的数值模型进行验证,将数值计算结果与其他人的试验和数值结果进行对比,结果对比良好,从而证明建立的数值计算模型正确可行。详细论述了VOF的界面重构方法和用于界面捕捉的基本思想,建立VOF方程。数值计算中选取的时间步长必须满足一定的要求,为保持数值计算的稳定性本章给出了利用VOF方法求解时的三个限定条件。为检验数值模型的可靠性,文中以复杂自由表面湍流动问题为例对其进行数值验证,主要对二维矩形液舱受迫运动时的流体晃荡问题和溃坝流动的层流问题验证。建立了一种基于浸入边界法（IBM）和流体体积法（VOF）的数值计算模型。将建立的浸入边界法（IBM）和流体体积法（VOF）相结合的数值计算模型进行了数值验证,主要通过线性周期波通过梯形物体和孤立波通过矩形物体两个算例进行验证,将本文的数值计算结果与已有结果对比从而证明本文建立的数值模型正确可靠,可以很好的求解波浪与结构物的相互作用。然后利用建立的数值模型对波浪作用下近壁圆柱进行了数值计算,该模型可较好的模拟波浪作用下的近壁面圆柱绕流过程,相比于目前仅可模拟稳定流与结构物作用的模型,该模型解决了近壁圆柱波浪作用过程的数值模拟问题,为进一步研究近壁面圆柱在波浪作用下的水动力特性提供了基础。波浪作用下的近壁面圆柱绕流的涡脱落模式是“P+S”,与已有实验结果相符。基于松弛造波法开发了一个适用于求解波浪作用问题的求解器waveFoam,建立了一种三维数值波浪水槽模型。该模型利用开源数值计算软件OpenFoam,通过利用OpenFoam中已有的求解器interFoam开发了新的求解器,该模型可有效的实现数值波浪水槽造波、传播和消波等过程,利用该数值水槽可成功的解决了直立圆柱波浪爬升模拟问题。选用两种不同的波浪参数,探讨了波陡参数对柱体周围的波浪爬升效应及其所受载荷的影响。与势流模型相比,本文采用的粘性流模型可以较好的捕捉实验中出现的二次波峰现象。计算表明,本文建立的数值水槽可以较好用于直立圆柱波浪爬升问题的计算。
鲍艳艳[9]（2015）在《基于流场分析的三维海流传感器的仿真研究》文中研究表明21世纪是海洋的世纪,为了可持续地开发利用海洋资源,需要使用海洋观测设备对海洋进行观测,海流传感器是观测海洋体系的重要仪器。纵观国内外海流传感器的研究现状,目前尚缺少较好的方法来测量维间差异较大的三维流速,尤其是对上升流的测量,研究新型三维海流传感器具有重要的理论和实用价值。论文首先表述了海流计的研究背景与意义,分析了目前国内外已有海流计的工作原理与优缺点；通过总结其不足之处,明确了本文的主要研究内容。其次,介绍了流体力学的基本理论,阐述了计算流体动力学控制方程的推导,简要表述了CFD的基础理论；继而阐述了物体绕流理论和影响绕流阻力的相关因素,着重介绍了三维圆球绕流实例。然后,基于流速的三维矢量分解,以海流传感器的流场分析为主线,基于流体分析软件Fluent,分别仿真模拟单圆球绕流及薄圆盘绕流,得出了在不同流速下单圆球及圆盘的升阻力变化的规律。确定了三维海流传感器的测量结构：采用圆球结构测量水平流速,薄圆盘结构测量垂直流速,最终得到了海流传感器的整体结构模型。继而,对传感器整体结构的绕流场进行仿真,探讨了在不同流速下整体结构中圆球阻力、圆盘升力变化的规律,并与单圆球、单圆盘结果比较,讨论整体结构对圆球及圆盘绕流场的干扰,确定了传感器的结构设计方案。最后,对传感器结构进行了模态和流固耦合分析,获得了其在有流场和无流场时的固有频率,由频谱分析得到了绕流场的频率。经过对比,绕流场的频率远离传感器的固有频率,避免了共振。
赵萌[10]（2015）在《横风作用下高速列车受电弓气动特性及优化研究》文中进行了进一步梳理高速列车的受电弓具有十分复杂的三维几何形状,且由外形不同的多个部件组成,受电弓随列车高速运行时,在其周围形成复杂的、强非线性的三维粘性绕流流动,当受到横风作用,受电弓的绕流流场和气动特性发生剧烈变化,目前,国内外针对高速列车受电弓的这种横风效应的研究已取得诸多成果,但在横风气动荷载的分析、横风作用下的非定常特性以及受电弓类圆柱体杆件绕流阻力变化规律等方面的研究还需要进一步的深入。本文通过理论分析、模型实验对比、湍流数值模拟相结合的方法,以SSS400+型受电弓、CRH型高速列车和实线接触网为研究对象,对高速列车受电弓的横风气动特性、受电弓圆柱体和类圆柱体杆件的绕流特性、横风作用下受电弓的抬升力等进行了数值模拟与仿真分析,探讨了受电弓主要部件的优化方案。主要研究成果包括以下几部分：1、研究了复杂场景建模对横风作用下受电弓气动荷载分析的影响。结果表明：受电弓单一模型、受电弓-接触网模型的气动力和力矩的计算值相差在5%以内,受电弓-列车模型与受电弓-接触网-列车的计算值相差在7%以内,而受电弓-接触网与受电弓-接触网-列车模型的计算值相差为13.8%至65.2%,在计算中车体模型不宜忽略。提出了受电弓气动力、力矩系数与列车运行速度、横风风速和风向角的综合关系式。2、采用分离涡方法对横风作用下受电弓、受电弓主要部件外流场的非定常特性进行数值模拟研究,对比了受电弓开口运行和闭口运行气动特性的差异,结果揭示了列车顶部的区域内受电弓导流罩、车体连接处和接触网模型对受电弓绕流场造成的扰动和影响十分明显,在一定程度上改变了受电弓自身绕流场的特性。前滑板和后滑板外流场特性差异明显,复杂的尾涡结构对上臂杆和下臂杆的升力系数、俯仰力矩系数的影响十分显着。受电弓开口运行时的气动力系数、力矩系数的平均值大于受电弓闭口运行的工况,且对应振幅的频段范围大于闭口工况,在开口运行的工况中加剧了受电弓横向的摆动。3、采用大涡模拟方法对不同流动条件和特征尺寸的有限长圆柱、渐变截面圆柱和横风作用下受电弓类圆柱杆件非定常绕流特性进行了数值模拟研究,提出了在亚临界区、阻力危机区和阻力回升区内,圆柱绕流阻力系数与雷诺数Re、长径比L/D的关系式；给出了变截面圆柱绕流的阻力系数与雷诺数Re、长径比L/D、侧面母线与轴线夹角θ的综合关系式,揭示了渐变截面圆柱的端面效应及阻力变化规律。4、对横风作用下受电弓滑板、上臂杆和下臂杆的气动外形进行优化研究,采用分离涡的方法对受电弓优化杆件、部件、优化受电弓和优化的挡板方案进行数值模拟,结果表明：当来流具有一定空间攻角时,圆柱模型,渐变截面圆柱、波浪型圆柱和阶梯型圆柱模型中波浪型圆柱的减阻、减振效果较好,其表面结构对流场的控制作用较强。滑板剖面采用流线化设计,其气动特性较好；加高受电弓两侧挡板可有效的降低横风效应。当时速达500km时采用单滑板受电弓可加强其上部结构的稳定性。5、通过高速列车受电弓主要杆件几何关系和受力分析,得出横风作用下受电弓和主要杆件气动作用力与抬升力的传递系数和气动抬升力。结果表明：受电弓的气动抬升力主要分布在弓头结构上,上框架的气动抬升力均为负值,而下臂杆气动抬升力的绝对值较小。提出了受电弓气动抬升力和弓网接触力与横风风速、风向角和车速的综合关系式。
二、对绕两柱体内流问题的流场和压力场的研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、对绕两柱体内流问题的流场和压力场的研究（论文提纲范文）
（1）平板振动对近壁流场流动特性的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 汽车CFD仿真发展现状 |
| 1.2.2 流固耦合研究现状 |
| 1.2.3 平板绕流研究现状 |
| 1.3 研究内容 |
| 第2章 理论基础和方法 |
| 2.1 流体力学基础 |
| 2.1.1 雷诺流动相似准则 |
| 2.1.2 介观动力学模型 |
| 2.1.3 流体控制方程 |
| 2.2 计算流体力学基础 |
| 2.2.1 数值离散理论 |
| 2.2.2 数值模拟方法 |
| 2.2.3 数值算例验证 |
| 第3章 二维平板绕流静态模型流场仿真 |
| 3.1 建立二维平板模型及参数设置 |
| 3.1.1 二维平板模型相关参数 |
| 3.1.2 二维平板计算域及粒子划分 |
| 3.2 二维平板静态模型流场仿真结果验证分析 |
| 3.2.1 平板绕流的流态分析 |
| 3.2.2 平板绕流的升力系数分析 |
| 3.2.3 平板绕流的阻力系数分析 |
| 3.2.4 平板绕流的斯特劳哈尔数分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 二维平板振动模型流场仿真 |
| 4.1 振动形式的确立及动态粒子的设置 |
| 4.1.1 振动形式的确定 |
| 4.1.2 动态粒子的设置 |
| 4.2 低雷诺数下二维平板绕其质心摆振的流场仿真分析 |
| 4.2.1 气动力分析 |
| 4.2.2 锁定分析 |
| 4.2.3 近壁流场流动特性分析 |
| 4.3 低雷诺数下二维平板绕其端点摆振的流场仿真分析 |
| 4.3.1 气动力分析 |
| 4.3.2 锁定分析 |
| 4.3.3 近壁流场流动特性分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 二维有攻角平板振动模型流场仿真 |
| 5.1 低雷诺数下二维有攻角平板静态模型流场仿真结果验证分析 |
| 5.2 振动形式的确立及动态粒子的设置 |
| 5.3 低雷诺数下攻角为60°二维平板振动的流场仿真分析 |
| 5.3.1 气动力分析 |
| 5.3.2 锁定分析 |
| 5.3.3 近壁流场流动特性分析 |
| 5.4 低雷诺数下攻角为70°二维平板振动的流场仿真分析 |
| 5.4.1 气动力分析 |
| 5.4.2 锁定分析 |
| 5.4.3 近壁流场流动特性分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 全文总结与研究展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（2）水中放电磁流体边界层的激励控制效应与耦合蒸气爆炸推进机理（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景和意义 |
| 1.2 国内外研究概况 |
| 1.2.1 水中放电的研究概况 |
| 1.2.2 水中电磁流动控制的研究概况 |
| 1.2.3 典型绕流问题的研究进展 |
| 1.2.4 过热水蒸气爆炸研究进展 |
| 1.3 本文的主要工作 |
| 2 水中放电激励电磁力的方法及流场数值算法 |
| 2.1 水中微秒放电激励电磁力的方法 |
| 2.1.1 水中放电现象 |
| 2.1.2 放电通道模型 |
| 2.1.3 水中放电通道数学仿真 |
| 2.1.4 流体边界层上电磁力的激励方法 |
| 2.2 不可压粘性流数值模拟方法 |
| 2.2.1 空间离散 |
| 2.2.2 时间离散 |
| 2.2.3 两相流求解 |
| 2.2.4 电磁力源项的处理 |
| 2.2.5 数值验证 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 平板绕流湍流边界层层流化控制 |
| 3.1 物理模型和计算条件 |
| 3.1.1 平板模型 |
| 3.1.2 网格划分及边界条件 |
| 3.1.3 来流扰动对平板绕流转捩过程的影响 |
| 3.1.4 计算验证 |
| 3.2 三维有限宽平板绕流流场结构特征 |
| 3.3 湍流边界层电磁力层流化控制 |
| 3.3.1 全局电磁力控制效果分析 |
| 3.3.2 回流区局部控制效果分析 |
| 3.3.3 壁面受力分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 潜艇近水面兴波流场结构及电磁力控制效应 |
| 4.1 物理模型及计算条件 |
| 4.2 潜艇不同潜深的兴波流场结构 |
| 4.2.1 潜艇水面兴波流场结构 |
| 4.2.2 无界绕流流场结构 |
| 4.2.3 浅潜深度潜艇兴波流场结构 |
| 4.3 航行姿态对近水面浅航潜艇绕流流场结构的影响特性 |
| 4.4 潜艇兴波流场的电磁力控制效应 |
| 4.4.1 实施电磁力组合控制兴波流场的作用效果 |
| 4.4.2 实施电磁力局部控制兴波流场的作用效果 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 水中放电耦合蒸气爆炸的特征及其数值模拟算法 |
| 5.1 水中放电耦合蒸气爆炸过程的特征 |
| 5.1.1 蒸气爆炸的形成 |
| 5.1.2 高能放电耦合蒸气爆炸 |
| 5.2 两相流相变模型及数值算法 |
| 5.2.1 两相流相变模型 |
| 5.2.2 坐标变换 |
| 5.2.3 动网格的应用 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 水中放电耦合蒸气爆炸发射与推进机理 |
| 6.1 蒸气爆炸发射弹丸的过程特征 |
| 6.1.1 蒸气爆炸发射模型 |
| 6.1.2 不同填装量发射效果分析 |
| 6.1.3 过热度与推进效果的关系 |
| 6.2 蒸气爆炸水中推进过程特征 |
| 6.2.1 水下蒸气爆炸推进模型 |
| 6.2.2 500K过热水相变两相流推进流场分析 |
| 6.2.3 600K过热水相变两相流推进流场分析 |
| 6.2.4 不同喷口口径对蒸气爆炸推进性能的影响 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.1.1 主要结论 |
| 7.1.2 创新之处 |
| 7.2 问题和展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 博士期间发表的论文 |
（3）横掠圆管和非圆管对流换热的数值分析（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的提出 |
| 1.2 相关研究综述 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 控制微分方程和数值解法 |
| 2.1 数学模型 |
| 2.1.1 基本控制方程 |
| 2.1.2 方程无量纲化 |
| 2.2 通用微分方程及其离散 |
| 2.2.1 通用方程 |
| 2.2.2 空间区域的离散化 |
| 2.2.3 通用微分方程的离散 |
| 2.2.4 迎风格式 |
| 2.2.5 QUICK格式 |
| 2.3 压力修正方程 |
| 2.3.1 压力与速度的修正 |
| 2.3.2 压力修正方程 |
| 2.4 SIMPLE算法求解的步骤 |
| 2.5 数值计算模型介绍 |
| 2.6 ANSYS介绍 |
| 第三章 横掠圆管对流换热数值模拟区域的界定 |
| 3.1 计算模型和边界条件 |
| 3.1.1 物理模型 |
| 3.1.2 数值方法 |
| 3.2 计算结果及分析 |
| 3.2.1 平均Nu数与实验关联式对比 |
| 3.2.2 不同比例模型、大范围Re下平均Nu数的比较 |
| 3.3 本章总结 |
| 第四章 大空间横掠圆管对流换热的数值模拟及与实验数据的比较 |
| 4.1 计算模型和边界条件 |
| 4.1.1 物理模型 |
| 4.1.2 边界条件及参数定义 |
| 4.1.3 数值方法 |
| 4.2 结果与讨论 |
| 4.2.1 不同Re数时流场 |
| 4.2.2 流场Nu数的震荡 |
| 4.2.3 局部Nu数 |
| 4.2.4 数值解与实验结果的比较 |
| 4.3 本章结论 |
| 第五章 流体横掠不同角度椭圆管与方管强制对流换热的非线性特征性比较分析 |
| 5.1 计算模型和数学描述 |
| 5.1.1 物理模型 |
| 5.1.2 边界条件及参数定义 |
| 5.2 结果与讨论 |
| 5.2.1 不同角度方管、椭圆管在不同Re数下,流场与温度场 |
| 5.2.2 不同角度方管、椭圆管阻力 |
| 5.2.3 不同角度方管、椭圆管近壁面平均Nu数与非线性 |
| 5.3 本章总结 |
| 第六章 结论 |
| 参考文献 |
| 在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果 |
| 致谢 |
（4）跨海桥梁单柱类构件水流力研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究意义与概述 |
| 1.2 单柱绕流数值模拟的发展历史及应用 |
| 1.3 国内外研究概况 |
| 1.3.1 国内研究概况 |
| 1.3.2 国外研究概况 |
| 1.4 本文研究背景及主要工作内容 |
| 1.4.1 本文研究背景 |
| 1.4.2 主要工作内容 |
| 第2章 数值模拟计算原理和绕流理论 |
| 2.1 计算流体力学理论 |
| 2.1.1 流体与流动的分类及其基本特征 |
| 2.1.2 计算流体动力学——CFD的工作流程 |
| 2.2 离散化方法以及算法概述 |
| 2.2.1 有限体积法 |
| 2.2.2 求解器的算法 |
| 2.3 湍流模型 |
| 2.3.1 直接数值模拟 |
| 2.3.2 大涡模拟 |
| 2.3.3 雷诺平均 |
| 2.3.4 分离涡模型 |
| 2.4 分离涡模型的进化 |
| 2.5 单柱绕流特性 |
| 2.6 单柱绕流理论 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 圆柱绕流数值模拟 |
| 3.1 计算模型网格 |
| 3.2 二维圆柱绕流数值模拟(Re=2×10~6) |
| 3.2.1 模型、边界条件与算法 |
| 3.2.2 数值模型正确性及网格无关性验证 |
| 3.2.3 计算结果与分析 |
| 3.3 三维数值模拟(Re=2×10~6) |
| 3.3.1 模型、边界条件与算法 |
| 3.3.2 计算结果与分析 |
| 3.4 三维数值模拟(Re=8×10~6) |
| 3.4.1 模型、边界条件与算法 |
| 3.4.2 计算结果与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 方柱与圆端形截面柱绕流数值模拟 |
| 4.1 方柱(Re=2×10~6) |
| 4.1.1 二维模拟 |
| 4.1.2 三维模拟 |
| 4.2 圆端形截面柱(Re=2×10~6) |
| 4.2.1 二维模拟 |
| 4.2.2 三维模拟 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 基于数值模拟的缩尺比实验探索 |
| 5.1 缩尺比理论 |
| 5.2 各工况参数拟定 |
| 5.3 计算结果及对比及分析 |
| 5.4 模型试验需要考虑的几个问题 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（5）桥墩非定常绕流研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外的研究现状及进展 |
| 1.2.1 维圆柱绕流国内外研究现状 |
| 1.2.2 三维圆柱绕流国内外研究现状 |
| 1.3 本文的研究思路和内容 |
| 2 数值计算理论方法及实验数值验证 |
| 2.1 流动基本控制方程 |
| 2.1.1 连续性方程 |
| 2.1.2 动量方程 |
| 2.2 湍流模型 |
| 2.2.1 SST k-ω湍流模型 |
| 2.2.2 SST-DES湍流模型 |
| 2.3 VOF自由液面捕捉法 |
| 2.4 方程组的求解 |
| 2.4.1 方程离散化 |
| 2.4.2 求解方法 |
| 2.5 边界条件及初始化 |
| 2.6 本文主要参数的定义 |
| 2.7 实验模型数值计算验证 |
| 2.7.1 实验模型 |
| 2.7.2 数值计算模型 |
| 2.8 本章小结 |
| 3 不考虑自由液面的桥墩不同水位单相流计算 |
| 3.1 网格无关性测试分析 |
| 3.1.1 计算模型及网格划分 |
| 3.1.2 边界条件及初始化 |
| 3.1.3 控制方程组求解方法、离散格式及计算步骤 |
| 3.1.4 计算结果分析 |
| 3.2 不考虑自由液面的桥墩不同水位单相流计算 |
| 3.2.1 计算模型及网格划分 |
| 3.2.2 边界条件及初始化 |
| 3.2.3 控制方程组求解方法、离散格式及计算步骤 |
| 3.2.4 计算结果分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 考虑自由液面的桥墩两相流计算 |
| 4.1 计算模型及网格划分 |
| 4.2 边界条件及初始化 |
| 4.3 控制方程组求解方法、离散格式及计算步骤 |
| 4.4 计算结果分析 |
| 4.4.1 桥墩壁面及底面y~+值 |
| 4.4.2 2.5m水位工况SST-DES两相流非定常计算结果分析 |
| 4.4.3 2.5m水位工况单相与两相SST-DES非定常计算结果比较 |
| 4.4.4 墩周底面剪切应力比较 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 结论及展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（6）振动壁面旋流分离器流固耦合特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 创新点摘要 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题研究的目的与意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 旋流分离器内部流场模拟研究现状 |
| 1.3.2 国内外流固耦合的研究现状及进展 |
| 1.4 本文工作 |
| 第2章 振动壁面旋流分离器流固耦合数值计算方法 |
| 2.1 力学模型建立 |
| 2.2 流体域液-液两相流数值计算方法 |
| 2.2.1 两相流模型 |
| 2.2.2 基于ASM模型的流体域控制方程 |
| 2.2.3 旋流分离器流体域网格划分 |
| 2.2.4 边界条件设定 |
| 2.2.5 数值求解策略 |
| 2.3 固体域数值计算方法 |
| 2.3.1 旋流分离器结构的有限单元法 |
| 2.3.2 旋流分离器结构的动力学方程 |
| 2.3.3 结构响应的动力学分析方法 |
| 2.4 流固耦合数值计算方法 |
| 2.4.1 界面方程 |
| 2.4.2 双向耦合迭代方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 旋流分离器激振力的计算 |
| 3.1 圆柱绕流的计算方法确定 |
| 3.2 圆柱绕流的计算分析 |
| 3.2.1 大涡模拟控制方程 |
| 3.2.2 网格划分及数值方法 |
| 3.2.3 计算结果分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 振动壁面旋流分离器两相耦合流场分析 |
| 4.1 基本参数 |
| 4.1.1 模型结构参数 |
| 4.1.2 激振力设定 |
| 4.2 耦合作用下流场分析 |
| 4.2.1 速度场分布特性 |
| 4.2.2 压力场分布特性 |
| 4.2.3 湍动能强度对比 |
| 4.3 分离效率分析 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 振动壁面旋流分离器结构动力学特性分析 |
| 5.1 流固耦合作用下的模态分析方法 |
| 5.2 旋流分离器的模态试验 |
| 5.2.1 试验工装 |
| 5.2.2 试验方案 |
| 5.2.3 实测振型结果 |
| 5.3 模态分析数值模拟结果与试验结果的对比 |
| 5.3.1 模态分析模拟结果 |
| 5.3.2 模拟结果与实测值对比分析 |
| 5.4 振动条件下旋流分离器结构试验 |
| 5.4.1 试验方法 |
| 5.4.2 试验结果 |
| 5.5 结构耦合界面的时程响应数值模拟分析 |
| 5.5.1 速度时程响应 |
| 5.5.2 加速度时程响应 |
| 5.5.3 位移时程响应分析 |
| 5.5.4 结构变形分析 |
| 5.5.5 界面应力分布 |
| 5.6 小结 |
| 结论 |
| 发表文章目录 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（7）筒装料管道水力输送概化模型 ——有限圆管域内柱状体绕流场特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 大物块管道固液两相输送研究 |
| 1.2.1 囊体、型料管道水力输送 |
| 1.2.2 筒装料管道水力输送 |
| 1.3 钝体绕流研究 |
| 1.3.1 钝体绕流试验研究 |
| 1.3.2 单个钝体绕流数值研究 |
| 1.3.3 多个钝体绕流数值研究 |
| 1.4 本文研究内容及技术路线 |
| 第二章 圆管域内柱状体绕流理论分析 |
| 2.1 圆柱绕流现象分析 |
| 2.2 同心环隙绕流流动形式分析 |
| 2.3 同心环隙绕流场速度分布分析 |
| 2.4 压力及能耗理论分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 圆管域内柱状体环隙绕流数值模拟 |
| 3.1 几何模型 |
| 3.2 计算模型 |
| 3.2.1 计算管域范围确定 |
| 3.2.2 网格划分 |
| 3.2.3 控制方程 |
| 3.2.4 初始条件及边界条件设置 |
| 3.2.5 研究参数 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 同心环隙绕流数值结果分析 |
| 4.1 叠加方法讨论 |
| 4.2 环隙绕流场结构分析 |
| 4.2.1 压力场特性分析 |
| 4.2.2 速度场一维分布特性 |
| 4.2.3 速度场二维分布特性 |
| 4.2.4 速度场三维分布特性 |
| 4.3 绕流场涡特性及受力系数分析 |
| 4.3.1 绕流场涡特性分析 |
| 4.3.2 柱状体受力系数特性分析 |
| 4.4 绕流强扰动影响范围确定 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 不同影响因素下平直管内绕流场分析 |
| 5.1 断面压力特性变化分析 |
| 5.2 速度特性变化分析 |
| 5.3 圆柱表面压力分布对比 |
| 5.4 阻力系数特性对比分析 |
| 5.5 水流能耗比较 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 绕流场试验研究及对数值方法验证 |
| 6.1 试验设计 |
| 6.1.1 试验仪器介绍 |
| 6.1.2 试验管道简介 |
| 6.1.3 试验方案设计 |
| 6.1.3.1 绕流场速度试验 |
| 6.1.3.2 压降测试试验 |
| 6.2 速度试验结果分析及对数值方法验证 |
| 6.2.1 试验结果分析 |
| 6.2.2 数值方法验证 |
| 6.3 压降试验结果分析及对数值方法验证 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论及展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
| 博士学位论文独创性说明 |
（8）海洋工程小尺度物体水动力数值计算方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 计算流体力学的研究内容 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 浸入边界法的基本原理及其应用 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 数学模型 |
| 2.3 作用力计算 |
| 2.4 IB方法的验证和应用 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 VOF数值研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 二维VOF方法 |
| 3.3 二维矩形液舱受迫运动时的流体晃荡问题 |
| 3.4 溃坝流动数值模拟 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 IB-VOF方法验证和应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 IB-VOF数值方法验证 |
| 4.3 波浪作用下近壁圆柱数值模拟 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 三维数值波浪水槽建立及应用研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 三维数值波浪水槽的建立和可行性验证 |
| 5.3 波浪与直立圆柱的相互作用问题 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 全文结论与研究展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
| 攻读博士学位期间发表学术论文情况 |
（9）基于流场分析的三维海流传感器的仿真研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 插图清单 |
| 表格清单 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 海洋观测技术的研究背景以及意义 |
| 1.2 海流测量方法以及测量设备研究现状 |
| 1.2.1 流速仪国外研究现状 |
| 1.2.2 流速仪国内研究现状 |
| 1.3 本文课题来源及主要内容 |
| 第二章 流体力学基础理论及物体绕流理论 |
| 2.1 流体的主要物理特征 |
| 2.1.1 流体质点和连续介质假设 |
| 2.1.2 流体的粘性 |
| 2.1.3 流体的压缩性和膨胀性 |
| 2.1.4 流体和流动的基本特性 |
| 2.2 计算流体力学基础 |
| 2.2.1 计算流体力学基本控制方程 |
| 2.3 边界层概述和物体绕流基本理论 |
| 2.3.1 边界层的形成与转捩 |
| 2.3.2 实际绕流中压强分布与尾流的形式 |
| 2.3.3 绕流阻力 |
| 2.4 卡门涡街与三维圆球绕流 |
| 2.4.1 卡门涡街 |
| 2.4.2 三维圆球绕流阻力 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 三维海流传感器基本结构的设计及算法的验证 |
| 3.1 单圆球的绕流场分析 |
| 3.1.1 圆球绕流模型的建立及网格划分 |
| 3.1.2 边界条件及计算方法的设置 |
| 3.1.3 稳态流动情况下仿真计算结果分析 |
| 3.2 Fluent中湍流模型的介绍 |
| 3.2.1 Fluent湍流模型描述 |
| 3.2.2 湍流模型的选择 |
| 3.3 薄圆盘绕流数值仿真 |
| 3.3.1 建立圆盘模型和划分网格 |
| 3.3.2 边界条件及计算方法 |
| 3.3.3 仿真计算结果分析 |
| 3.3.4 Y=0平面的压力场分析 |
| 3.3.5 圆盘绕流升力的分析 |
| 3.3.6 圆盘绕流阻力的分析 |
| 3.3.7 三维海流传感器基本结构的确定 |
| 3.4 瞬态流动 |
| 3.4.1 计算条件 |
| 3.4.2 仿真结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 三维海流传感器整体结构的流场仿真分析 |
| 4.1 三维海流传感器模型的网格划分 |
| 4.2 整体模型的仿真计算结果分析 |
| 4.2.1 圆球阻力随迎流速度变化的规律 |
| 4.2.2 圆盘升力随迎流速度变化的规律 |
| 4.3 圆球阻力和圆盘升力随攻角的变化 |
| 4.4 整体模型的仿真结果与单元结构仿真结果的比较 |
| 4.5 传感器模型对被测流场的影响 |
| 4.6 传感器在不同方向的迎流速度下仿真结果 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 三维海流传感器的流固耦合分析 |
| 5.1 流固耦合力学的基本理论 |
| 5.2 流固耦合问题简介 |
| 5.2.1 流固耦合在流场计算中的应用 |
| 5.2.2 流固耦合计算的数据传递方式及传递物理量 |
| 5.3 传感器结构在绕流场中的变形及应力分析 |
| 5.4 海流传感器的模态分析 |
| 5.5 传感器结构绕流场的频谱分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 本文存在的不足及对未来的展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
（10）横风作用下高速列车受电弓气动特性及优化研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 研究背景 |
| 1.1.3 研究意义 |
| 1.2 横风条件下高速列车受电弓空气动力学特性研究进展 |
| 1.2.1 高速列车受电弓-接触网系统的实车试验 |
| 1.2.2 高速列车受电弓空气动力学特性风洞试验 |
| 1.2.3 高速列车受电弓空气动力学特性数值模拟 |
| 1.2.4 受电弓圆柱和类圆柱杆件空气动力学特性研究 |
| 1.2.5 既有研究中存在的不足 |
| 1.3 本文的主要研究工作 |
| 1.3.1 本文的研究目的 |
| 1.3.2 本文的研究内容 |
| 2 横风条件下高速列车受电弓气动特性的研究方法 |
| 2.1 横风条件下受电弓绕流场特性 |
| 2.1.1 粘性流体运动和绕流流动的基本特征 |
| 2.1.2 无横风条件下受电弓绕流场特性 |
| 2.1.3 横风条件下受电弓绕流场特性 |
| 2.2 接触网和车体模型对受电弓绕流场的影响 |
| 2.2.1 无车体和接触网模型时受电弓绕流场特性 |
| 2.2.2 有车体和接触网模型时受电弓绕流场特性 |
| 2.3 横风条件下受电弓气动的气动特性 |
| 2.3.1 受电弓表面的空气压力和压力系数 |
| 2.3.2 受电弓气动阻力和阻力系数 |
| 2.3.3 受电弓气动升力和升力系数 |
| 2.3.4 受电弓气动侧向力和侧向力系数 |
| 2.3.5 横风条件下受电弓气动的气动力矩和系数 |
| 2.4 横风条件下高速列车受电弓气动特性的数值模拟 |
| 2.4.1 受电弓绕流场的湍流控制方程 |
| 2.4.2 受电弓绕流场的湍流数值模拟方法 |
| 2.4.3 受电弓绕流场数值模拟的模型选定 |
| 2.5 受电弓风洞模型试验 |
| 2.5.1 风洞模型试验简介 |
| 2.5.2 数值模拟与风洞试验的对比 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 横风作用下受电弓气动荷载作用规律分析 |
| 3.1 受电弓气动荷载计算模型 |
| 3.1.1 受电弓的简化模型 |
| 3.1.2 受电弓组合模型 |
| 3.1.3 物理模型的设定 |
| 3.1.4 计算条件与计算工况 |
| 3.2 组合模型对受电弓气动荷载分析的影响 |
| 3.2.1 组合模型对流场的影响 |
| 3.2.2 组合模型对气动作用力的影响 |
| 3.3 横风条件下受电弓的气动荷载作用规律 |
| 3.3.1 有、无横风作用的受电弓绕流特性 |
| 3.3.2 列车运行速度对受电弓气动荷载的影响 |
| 3.3.3 横风风速对受电弓气动荷载的影响 |
| 3.3.4 风向角对受电弓气动荷载的影响 |
| 3.3.5 气动荷载与车速、风速、风向角的关系式 |
| 3.4 受电弓各杆件气动荷载的分布规律 |
| 3.4.1 受电弓各杆件的气动作用力系数 |
| 3.4.2 受电弓各个杆件的气动作用力矩系数 |
| 3.5 本章小结 |
| 本章附表 |
| 4 恒定风场作用下受电弓非定常特性分析 |
| 4.1 非定常流动的分离涡模拟方法 |
| 4.1.1 分离涡模拟方法的基本思想 |
| 4.1.2 湍流模型方程的选取 |
| 4.1.3 分离涡模拟方法及其验证 |
| 4.2 受电弓在恒定横风作用下的瞬态气动特性 |
| 4.2.1 受电弓外流场的非定常特性 |
| 4.2.2 受电弓气动荷载的时域及频域特性 |
| 4.3 受电弓上臂杆及下臂杆的气动特性 |
| 4.3.1 上臂杆与下臂杆外流场的非定常特性 |
| 4.3.2 上臂杆与下臂杆气动荷载的时域及频域特性 |
| 4.4 受电弓滑板的气动特性 |
| 4.4.1 滑板外流场的非定常特性 |
| 4.4.2 滑板气动荷载的时域及频域特性 |
| 4.5 受电弓开口运行与闭口运行的比较 |
| 4.5.1 外流场的非定常特性的比较 |
| 4.5.2 气动荷载时域及频域特性的比较 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 受电弓类圆柱杆件非定常绕流研究 |
| 5.1 非定常流动的大涡模拟方法 |
| 5.1.1 大涡模拟的基本思想 |
| 5.1.2 滤波方法 |
| 5.1.3 格子应力模型和控制方程 |
| 5.1.4 大涡模拟的初始条件和边界条件 |
| 5.1.5 圆柱绕流大涡模拟方法的验证及与雷诺平均方法的比较 |
| 5.2 圆柱绕流阻力特性既有成果的分析 |
| 5.2.1 圆柱绕流阻力系数随雷诺的变化规律 |
| 5.2.2 圆柱绕流的现有试验与计算结果 |
| 5.3 全域长径比圆柱在高雷诺数下的绕流特性 |
| 5.3.1 有限长圆柱绕流的计算工况 |
| 5.3.2 圆柱绕流阻力系数随长径比及雷诺数的变化规律 |
| 5.3.3 圆柱绕流阻力系数的综合关系式 |
| 5.3.4 圆柱各个截面的阻力系数 |
| 5.4 类圆柱杆件的气动特性分析 |
| 5.4.1 类圆柱杆件绕流的阻力特性 |
| 5.4.2 考虑横风作用下的变截面圆柱绕流特性变化 |
| 5.5 来流具有空间攻角时的变截面圆柱绕流场特性 |
| 5.5.1 模型的建立 |
| 5.5.2 流场的比较 |
| 5.5.3 气动力系数的比较 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 横风作用下受电弓空气动力学特性的优化研究 |
| 6.1 上臂杆和下臂杆的气动外形优化 |
| 6.1.1 波浪形杆件的气动特性 |
| 6.1.2 阶梯型杆件的气动特性 |
| 6.1.3 与圆柱杆件和变截面杆件气动特性的比较 |
| 6.2 滑板的气动外形优化 |
| 6.2.1 滑板的工作性能和失效形式 |
| 6.2.2 滑板气动外形的优化 |
| 6.2.3 与现有滑板的比较 |
| 6.3 受电弓整体的气动外形优化 |
| 6.3.1 受电弓采用优化杆件的气动特性 |
| 6.3.2 加高受电弓两侧挡板的优化方案 |
| 6.4 高速列车与超高速列车受电弓气动特性 |
| 6.4.1 超高速列车受电弓气动特性 |
| 6.4.2 超高速列车受电弓在350km/h条件下运行的气动特性 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 横风对弓网接触力影响的分析 |
| 7.1 弓网接触力的规范标准 |
| 7.1.1 接触网的类别及设计规范 |
| 7.1.2 弓网动态接触压力 |
| 7.2 受电弓动态抬接触力的计算 |
| 7.2.1 受电弓气动抬升力计算模型 |
| 7.2.2 受电弓气动抬升力的求解 |
| 7.3 受电弓气动抬升力和弓网动态接触力的分析 |
| 7.3.1 受电弓主要杆件的气动抬升力分析 |
| 7.3.2 受电弓气动抬升力与车速、横风风速、风向角的关系 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 结论和展望 |
| 8.1 研究结论 |
| 8.2 进一步的研究与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
四、对绕两柱体内流问题的流场和压力场的研究（论文参考文献）
- [1]平板振动对近壁流场流动特性的影响研究[D]. 朱起欣. 吉林大学, 2021(01)
- [2]水中放电磁流体边界层的激励控制效应与耦合蒸气爆炸推进机理[D]. 纪延亮. 南京理工大学, 2018(06)
- [3]横掠圆管和非圆管对流换热的数值分析[D]. 周柏男. 上海理工大学, 2018(04)
- [4]跨海桥梁单柱类构件水流力研究[D]. 刘通. 西南交通大学, 2018(09)
- [5]桥墩非定常绕流研究[D]. 徐光鹏. 北京交通大学, 2016(01)
- [6]振动壁面旋流分离器流固耦合特性研究[D]. 张佳良. 东北石油大学, 2016(02)
- [7]筒装料管道水力输送概化模型 ——有限圆管域内柱状体绕流场特性研究[D]. 张雪兰. 太原理工大学, 2015(09)
- [8]海洋工程小尺度物体水动力数值计算方法研究[D]. 唐鹏. 中国海洋大学, 2015(12)
- [9]基于流场分析的三维海流传感器的仿真研究[D]. 鲍艳艳. 合肥工业大学, 2015(07)
- [10]横风作用下高速列车受电弓气动特性及优化研究[D]. 赵萌. 北京交通大学, 2015(10)