一、Direct Numerical Simulation of Particle Dispersion in the Flow Around a Circular Cylinder（论文文献综述）
黄硕[1]（2021）在《基于浸没光滑点插值方法的三维流固耦合问题研究》文中研究指明解决具有大变形或大位移的三维流固耦合问题一直是研究的热点与难点之一。浸没光滑点插值方法（IS-PIM）通过引入虚拟流体,将流体域与固体域完全分开;流体域与固体域分别采用欧拉网格、拉格朗日网格进行离散划分,并分别采用发展比较成熟的半隐式特征分离算法与光滑点插值方法进行数值计算求解,从而避免了网格重构的问题;采用灵活度较高且可以自动剖分的三角形或四面体单元,缩短了前处理的时间,进一步提高了IS-PIM的求解效率。当采用非结构化网格为背景单元时,传统有限元方法（FEM）会产生模型刚度过硬、求解精度较低等缺陷,而光滑点插值方法通过梯度光滑技术则可以软化固体模型刚度,提高求解精度。为了进一步比较不同固体求解器的计算性能,分别采用有限元法、边基光滑点插值方法以及点基局部光滑点插值方法作为固体求解器,详细比较了它们各自的计算性能,发现光滑点插值方法作为固体求解器可以明显的改善IS-PIM的求解精度,并提高求解效率。基于此,为进一步将IS-PIM应用于求解三维流固耦合问题,将构造形式相对简单的面基光滑点插值方法应用到三维IS-PIM中,并通过三个经典的流固耦合算例证实了IS-PIM解决三维流固耦合问题的适用性与准确性。由于IS-PIM的流体域与固体域是完全分开求解的,固体结构域最外层耦合信息不能精确的传递到流体域当中,从而影响了IS-PIM的求解准确性。为改善当前存在的问题,采用sharp-interface方法对三维流固耦合问题的边界进行修正,并通过圆柱绕流算例证实了边界修正后的IS-PIM可以明显地改善圆柱绕流之前存在的流线穿透现象,从而提高了IS-PIM求解三维流固耦合问题的精度。本文最后对低雷诺数情况的流动控制问题做了一定的参数化研究。研究发现,在圆柱体结构后放置一定长度的刚性分隔板可以明显降低圆柱绕流的阻力以及升力波动,并抑制圆柱绕流的尾涡脱落现象;并且分隔板相对于圆柱体直径的长度L*=1.5是本文该问题研究背景下的最佳分隔板长度。在圆柱体结构中心轴线一定距离处放置一L*=1.5的刚性分隔板时,通过参数化研究发现l*=2.5可使圆柱绕流的阻力系数与升力系数均降至最低,且圆柱体结构所受升力几乎不再波动,故l*=2.5是本文该问题研究背景下的最佳分隔板距离。最后,在圆柱体结构上下表面分别对称布置一对间隔为λ的减阻片时,研究发现,在本文的研究背景下,随着λ的逐渐变大,圆柱绕流的阻力系数以及升力系数波动的变化趋势大致相同,且λ=3.7为最佳减阻片间距。
孙睿[2]（2020）在《非稳定流动条件下竖直圆柱的绕流特性数值模拟研究》文中指出南海位于中国南部,蕴藏着丰富的石油和天然气资源,南海油气资源的开发是我国海洋强国战略的重要部分,也是经济社会发展的需求。然而,南海海底地形复杂,风大浪高,尤其内孤立波活动频繁,这些恶劣的自然环境引起流体发生非稳定的复杂流动。圆柱是海洋工程结构物的一般形状,当流体经过圆柱体结构物时,会在圆柱后形成交替的漩涡脱落,同时产生垂直于来流方向的升力和平行于来流方向的阻力,在这组周期力的作用下结构物会产生振动、变形甚至破坏等现象,威胁建筑物的安全。研究非稳定流动条件下圆柱的绕流特性是研究非稳定流与结构相互作用的基础,具有重要的理论意义和工程价值。目前,针对圆柱绕流的研究中大多是在流速随时间不发生变化的稳定流动条件下进行的,研究结论不适用于非稳定流动。本文基于计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）理论,实现非稳定流动圆柱绕流的数值模拟,重点研究加速度随时间保持不变的匀加速流动和内孤立波引起的双曲型流动条件下,绕流流场的发展过程、作用力特性及影响因素等内容,为充分认识内孤立波等新型荷载对结构物的作用机理奠定基础。本文首先针对稳定流动条件下的圆柱绕流进行数值模拟。将数值模拟结果与文献结果进行对比,验证数值模型的可靠性。通过对雷诺数范围为20～300共16种工况进行数值模拟,分析了流场尾流形态、阻力升力特性和斯特劳哈尔数的变化规律,积累数值模拟结果,为与下文非稳定流动下的研究结果进行对比分析提供数据。加速度随时间保持不变的匀加速流动是最简单的非稳定流动,研究该流动条件下圆柱绕流现象,是认识非稳定流动与结构相互作用的基础。本文通过用户自定义函数（User Defined Function,UDF）控制速度入口流速,实现了匀加速流动下圆柱绕流的数值模拟。将数值模拟结果与文献中的试验结果进行对比,验证了数值模型的可靠性。通过对不同初始雷诺数和加速度值的匀加速流动开展数值模拟,详细分析了尾流形态、阻力升力特性和斯特劳哈尔数的变化规律,研究了加速度对绕流现象的影响规律。并将匀加速流场中的数值模拟结果与稳定流中的结果进行对比,研究了两种流动条件下绕流规律的差异。内孤立波引起的双曲流是海洋工程界面临的新型流动。本文基于内孤立波致流场预报模型构造双曲型流动速度方程,采用用户自定义函数结合速度入口法,实现双曲流圆柱绕流的数值模拟。将数值模拟结果与文献中针对内孤立波与圆柱相互作用的试验结果进行对比,验证模型可靠性。通过变化最大雷诺数和特征周期实现44组工况的数值模拟,分析了该流动条件下尾流形态、阻力升力特性以及水动力系数的变化规律。将结果与稳定流场和简谐振荡流场下的结果进行对比,研究了双曲流绕流现象的特殊规律。基于莫里森公式半经验理论,采用最小二乘法,分析了双曲流条件下水动力系数的影响因素及变化规律,提出了水动力系数选取模型,为计算内孤立波对圆柱型结构的作用力提供参考。
孙磊[3]（2020）在《V沟槽结构表面圆柱绕流减阻特性研究》文中进行了进一步梳理自升式海洋平台桩腿结构是海洋平台及海上结构物的核心部件,其主要功能是支撑海平面以上的工作平台保证其正常工作。近年来,随着海洋油气资源开发由浅海向深海迈进,桩腿的长度也随着增长,相应的洋流流过桩腿时,作用于桩腿的面积也随着增大。在这一工作环境下绕流阻力成为保证海洋平台安全不可忽略的因素。因此,针对海洋平台桩腿绕流阻力的控制变得非常重要。由于桩腿结构可以近似为圆柱模型,因而对海洋平台桩腿绕流减阻的研究就简化为对圆柱绕流减阻的研究。V沟槽结构表面起源于仿生学中对鲨鱼表皮组织的研究,研究发现该结构在一定的流场作用下,沟槽底部会产生流动的漩涡,沟槽底部产生的漩涡类似于“滚动轴承”,减小了流体与结构物表面的摩擦阻力,改变了近壁面处的流体特性。本文将V沟槽结构应用于海洋平台桩腿表面研究其减阻特性。主要工作如下:首先,运用雷诺相似原理对海洋平台桩腿结构进行结构简化,并运用单因素变量分析法对不同沟槽参数的阻力系数、升力系数、斯特劳哈尔数进行分析。结果表明:沟槽深度对圆柱绕流减阻效果的影响最大,当沟槽列数为16列,沟槽角度为60°,沟槽深度为0.035D时减阻效果最好,相较于光滑圆柱表面阻力系数减小了34.43%;沟槽角度对漩涡脱落频率的影响最大,随着沟槽角度的增加阻力系数先减小后增大,而随着沟槽数量的增加,阻力系数、升力系数均呈现出逐渐减小的趋势。其次,通过对不同沟槽深度下圆柱绕流的升力系数、阻力系数和升力功率谱密度,以及尾流场的速度分布、压力分布、涡量分布的分析,研究V沟槽结构的减阻机理。研究发现:升力功率谱密度与圆柱受到的流体力随着沟槽深度的增加均呈现减小的趋势,尾流漩涡的脱落形式也随着沟槽深度的增加发生改变,沟槽深度越大,尾流出现越多的小漩涡,同时漩涡携带的能量也随沟槽深度的增加而减小;沟槽结构能够改变尾流区速度分布,随着沟槽深度的增加尾流速度能够更快的恢复到来流速度大小;对于壁面压力分布的分析表明,沟槽结构能够改变圆柱前后缘受到的压力差,随着沟槽深度的增加圆柱前后缘的压力差逐渐减小;沟槽结构能够改变漩涡交替脱落的状态,使得尾流漩涡变得不稳定。最后,对试验条件下的流场速度分布云图进行分析,证明了V沟槽结构表面的减阻性能,并通过对比试验和仿真得到的时均速度分布图,验证了数值模拟的正确性;对不同雷诺数下V沟槽结构表面圆柱绕流减阻性能进行试验研究,结果表明:沟槽结构在雷诺数较小时减阻效果更明显。
杨小妮[4]（2020）在《管道车在平直管段运移的动力学特性研究》文中研究表明随着国家科技的快速进步,互联网业带动物流业飞速发展,全国各地物流如雨后春笋般遍地丛生。目前,物流运输主要以铁路、公路、海运、空运为主,这些运输基本是基于对石油和天然气的大量消耗为代价的。不仅如此,在对资源消耗的同时,人类生存的环境也日益恶劣。而且大城市的交通拥堵成为世界性难题。可见,资源匮乏、交通拥堵和环境污染已经成为当今社会物流业发展的瓶颈。面对城市物流需求增大和交通运输能力不足与效率不高的矛盾,寻求一种高效、节能、环保、新型的运输方式势在必行。筒装料管道水力输送正是一种具有上述特点的新型输送方式,此外还具有占地面积小、隐蔽性好等优点,比较适合当前的需求。本文结合国家自然科学基金―管道列车水力输送能耗研究（51179116）‖和山西省自然科学基金项目―筒装料管道水力输送下的同心环状缝隙螺旋流水力特性研究（2015011067）‖,采用理论分析、数值模拟与模型试验相结合的研究方法,分别对管道车在平直管段静止和运移时的输送机理、水力特性和力学特性进行了探究,并对管道车在平直管段稳定运移时的输送能耗以及敏感因素进行了分析,同时采用基于加权模糊TOPSIS评价模型对管道车进行了优选。主要研究内容和结论包括:（1）通过对管道车静止和运移两种运行状态的流场特性和力学特性进行理论分析,推导出管道车外壁与管道内壁之间环状缝隙流的流速公式以及管道车料筒壁面切应力的理论公式。（2）通过COMSOL Multiphysics软件构建了管道车静止和运移时的动力学特性数学模型,其中对边界条件进行了二次开发,自定义了入口流速分布函数,进行了物理试验验证。（3）对管道车在平直管段静止和运移时的管道水流的压力进行了分析。结果表明,当管道车静止于平直管段时,其前后端面的压差很大,且在管道车的前端面附近形成低压区;而当管道车在平直管段内稳定运移时,管道车周围水流的压力呈非恒定的周期性变化。（4）对管道车在平直管段静止和运移时的管道水流流速进行了分析。结果表明,当管道车静止于平直管段时,在管道车的前端面延伸有一个漩涡区域,在该区域内存在对称的漩涡,且旋转方向相反。当管道车在平直管段内稳定运移时,管道车的平均速度大于管道水流的平均速度,而同心环状缝隙流的平均轴向流速小于管道水流的平均轴向流速。（5）对管道车在平直管段静止和运移时管道车料筒壁面切应力进行了分析。结果表明,当管道车静止于平直管段时,管道车前后端面上的切应力呈同心环状分布,管道车料筒圆柱壁面上切应力的最大值出现在前后端面两组支脚之间且靠近前后端面的位置;而当管道车在平直管段内稳定运移时,管道车料筒壁面的切应力较大的区域主要集中在料筒的前后端面上以及料筒圆柱壁面的前后端附近,尤其是管道车支脚的后方区域。（6）对管道车在平直管段静止和运移时管道车料筒壁面主应力进行了分析。结果表明,当管道车静止于平直管段时,管道车料筒圆柱壁面上主应力的轴向分量和主应力周向分量的最大值区域类似,主要分布在靠近管道车后端面两组支脚之间的位置;主应力径向分量在距离前后端面15mm区域内出现负值,且在靠近后端面两组支脚之间出现最小值。当管道车在平直管段内稳定运移时,管道车料筒圆柱壁面上主应力各分量较大区域主要分布在前后一组支脚之间且靠近前后端面15mm位置区域内。（7）当管道车在平直管段静止和运移时,管道车料筒壁面主应力轴向分量的最大值>主应力周向分量的最大值>主应力径向分量的最大值,管道车料筒壁面主应力径向分量的最小值的绝对值>主应力周向分量的最小值的绝对值>主应力轴向分量的最小值的绝对值。（8）对管道车在平直管段内运移时的能耗和敏感性进行了分析。结果表明,车型Dc×Lc=65mm×150mm的管道车,单位体积能耗最小;雷诺数Re对单位体积能耗最为敏感,管道车料筒直径Dc对单位体积能耗敏感度次之,管道车料筒长度Lc对单位体积能耗敏感度相比前两者较小,即SRe>SDc>SLc。（9）基于管道车运移过程中管道车料筒壁面应力的最值大小、单位体积能耗以及管道车的输送体积,运用加权模糊TOPSIS评价模型对管道车车型进行了最终的优选。结果表明,车型Dc×Lc=70mm×150mm为该研究条件下的最理想车型。本文的研究结果丰富了筒装料管道水力输送技术理论,同时为该技术的推广应用提供了较重要的参考价值。
郭书豪[5]（2020）在《基于OpenACC的LBM并行数值模拟研究》文中研究指明在传统计算流体力学逐渐成熟完善的当下,格子Boltzmann方法以其独特的介观求解思路,算法简单易实现和天然的数据并行性等优点被视为一种新兴的流动模拟手段,并成功应用于多相流,湍流模拟,工程传热及微尺度流动等等复杂流场问题研究,应用前景十分广阔。而在数值计算方法推陈出新的同时,计算机硬件技术不断发展,近十多年来出现并迅速崛起的GPU计算技术,其所表现出来的并行计算潜能远超过CPU,逐渐成为新一代高性能计算的主力军。因此本文将Open ACC—GPU并行计算技术与格子Boltzmann方法相结合对已有的基于CPU计算的LBM算法程序进行改编移植,利用GPU并行加速技术以提升计算效率。在基于单松弛时间D2Q9模型的二维顶盖驱动方腔流的数值模拟中,通过对不同雷诺数以及不同网格规模条件进行并行化数值模拟,其结果与原CPU串行结果吻合良好。并且我们发现随着计算规模的增长（网格规模的提升）,GPU计算较原CPU串行计算的加速比也随之提升,由最初的13倍增加到47倍;而在基于浸入边界—格子Boltzmann方法的圆柱绕流数值模拟中,我们在静止圆柱的定常流动与非定常流动的并行数值模拟中均可获得22倍加速效果,在涡激振荡圆柱绕流中仍能获得11倍的计算速度提升;在多相流领域的应用中,基于相场模型的格子Boltzmann方法模拟的二维液滴碰撞相比原CPU串行计算,GPU并行计算效率提升高达32倍。提升网格规模后,这一加速比提升至57倍;我们进一步模拟三维的液滴碰撞,同样取得20倍的加速成果,并在此基础上成功模拟出混合润湿度表面的液滴分离现象,充分展示出格子Boltzmann方法结合Open ACC并行加速技术所带来的计算效率提升。
胡晓峰[6]（2019）在《高雷诺数下深海浮式平台绕流及涡激运动特性研究》文中研究表明随着社会经济的发展,我国对油气资源的需要不断加大,为了满足日益增长的油气需求,海洋油气资源的开发逐渐从浅海转向深海。而深海浮式平台,如Spar平台、半潜式平台和张力腿平台,在深海油气的生产和开发中的应用十分广泛。为了保证深海平台在深水条件下的作业安全,平台设计吃水的高度不断增加,导致立柱浸入水中的面积和高度变大,从而容易引发平台在水平面内的大幅涡激运动。涡激运动的产生不仅会缩短系泊系统的疲劳寿命,严重时甚至会导致锚链系统破坏,从而危害平台作业的安全。因此,认识深海平台在高雷诺数下的绕流机理,研究其涡激运动特性,对于深海平台的开发和利用具有重要的科学意义与工程价值。有鉴于此,本文基于数值和实验手段研究了高雷诺数下单柱、双柱及张力腿平台的绕流机理和水动力特征,模拟和计算了深海多立柱浮式平台的涡激运动响应特性和作用机制,并基于尾流振子的理论模型实现了浮式平台涡激运动响应的预报,从而为今后研究实尺度下深海浮式平台的涡激运动特性以及其预报方法奠定基础。本文的具体研究内容如下:利用改进后的延迟分离涡模拟（IDDES）及湍流分离方法对高雷诺数下单柱和双柱绕流特性进行了数值模拟,分析了不同截面形式（圆柱,方柱和带倒角方柱）的柱体绕流场和水动力特性。重点研究了湍流分离作用下串列双圆柱的绕流特性,探讨了不同间距下上下游圆柱的水动力性能以及立柱间的流动干扰效应。研究发现了对于高雷诺数下的串列双圆柱绕流,湍流分离使得上游圆柱的分离点后移,下游圆柱表面上的剪切层再附着点位置前移;在超临界雷诺数下,上游圆柱的升阻力系数随间距比的增加基本保持不变,而下游圆柱的升阻力系数在临界间距下出现了幅值跳跃的现象,同时下游圆柱的脉动升力较上游圆柱的更大。发展了一种基于高速空泡水洞测量高雷诺数下深海平台水动力载荷的实验方法,对高雷诺数下张力腿平台的平均和脉动水动力系数进行了实验测量和分析,探讨了不同流向角下,平台流向力、横向力以及艏摇力矩随雷诺数和立柱高度的变化规律,研究了力与力矩作用的相关性。在此基础上,数值模拟了高雷诺数下张力腿平台的绕流场特征以及各立柱上的水动力系数,分析了各立柱上的作用力与平台整体受力的相关性。研究表明,相较于亚临界雷诺数下的结果,在超临界雷诺数下,张力腿平台在不同流向角下的脉动横向力系数以及艏摇力矩系数均更小;平台整体的脉动艏摇力矩主要受到脉动横向力的支配,受脉动流向力的影响较小。数值模拟的结果表明,在0?流向角下,下游立柱的脉动横向力始终大于上游立柱的脉动横向力。利用基于IDDES的CFD数值方法对深海浮式平台涡激运动特性进行了数值研究,探讨了网格参数、时间步长以及迭代次数对计算结果的影响,对比分析了不同DES类方法在多柱式深海平台涡激运动预报中的适用性。计算分析了在不同流向角和约化速度下多柱式平台横向和艏摇运动响应幅值,运动轨迹曲线以及频谱分布特征,并研究了锁定状态下平台涡激运动中的流场形态和物理机理。结果表明,较DDES方法,IDDES方法的数值计算结果与实验结果吻合更好;最大的横向涡激运动响应发生在22.5?流向角下,而最大的艏摇涡激运动响应则发生在0?流向角下;在不同流向角下,由于平台立柱表面的分离形式以及立柱间尾流的干扰效应不同,平台涡激运动的响应幅值,锁定区间以及运动轨迹均会有所差异。研究了深海浮式平台的涡激运动理论预报方法,基于尾流振子模型建立了在线性及非线性刚度作用下,单立柱浮式平台横向和纵向耦合涡激运动的半经验理论模型。深入分析了非线性刚度作用下平台的涡激运动响应特征以及其水动力系数变化,并与线性刚度下的结果进行了比较。结果表明,在锁定区内,理论模型的预报结果与实验结果吻合较好;相比于线性刚度下的结果,在非线性刚度作用下,平台在锁定区内的流向和横向运动响应明显减小,且随约化速度的增加,其差异性逐渐增大;此外,系泊系统的非线性刚度可能增加流体的附加质量,同时减小了平台的流向和横向力系数;进一步的分析结果表明,横向的非线性刚度特征是引起横向和流向涡激运动响应减小的主要因素。
李泽熹[7]（2019）在《清水流与水沙流对桥梁墩柱绕流特性数值模拟研究》文中指出圆柱绕流是钝体绕流形式中最为常见和重要的一种流动形式,广泛存在于工程技术领域。当流体绕流过圆柱后,会在圆柱体的尾流区产生漩涡脱落现象,周期性脱落的漩涡会诱发周期性变化的流体作用力,使圆柱体结构产生相应的动力响应,影响结构的安全性和可靠性。颗粒在圆柱体绕流尾迹中的扩散运动也是工程领域的一种普遍现象,例如挟沙水流绕流过圆柱形桥梁墩柱,其沙粒在桥梁墩柱尾流中的运动就是典型的颗粒在圆柱尾流中的运动。因此,圆柱桥墩绕流及颗粒在圆柱桥墩尾流中的运动特性研究具有重要的工程价值和实际意义。基于FLUENT软件的URANS方法,对雷诺数Re=1×106的无限长单圆柱桥墩、固定于壁面上的有限长单圆柱桥墩及间距比L/D=4的有限长串列双圆柱桥墩绕流进行了清水流工况和水沙流工况下的数值模拟计算,对时均、瞬态流场信息等水动力特性及沙粒在圆柱桥墩尾流区不同位置处的运动特性进行了分析。本文所获得的主要结论:（1）在高雷诺数（Re=1×106）下,有限长单圆柱桥墩绕流的三维特性较无限长单圆柱桥墩绕流更加明显。无限长单圆柱桥墩绕流尾流区呈现出类似于光滑圆柱管的漩涡脱落形态,而有限长单圆柱桥墩绕流则在底部壁面处出现了特有的“马蹄形”漩涡,致使尾流场更为复杂。（2）在高雷诺数（Re=1×106）间距比L/D=4工况下,上游圆柱桥墩对下游圆柱桥墩的流场仍有影响,上下游圆柱桥墩受力特性差异明显。在一个典型周期内,上游及下游圆柱桥墩的漩涡脱落频率相同,表现为漩涡共同脱落的模态。（3）有限长单圆柱桥墩及间距比L/D=4的有限长串列双圆柱桥墩绕流的尾部区域,在近圆柱桥墩尾流区,流场速度变化剧烈,沙粒与流体的跟随性较差,而在远离圆柱桥墩的下游流场,沙粒与流体的跟随性较好,沙粒与流体的速度分布无明显差异。
章呈昱[8]（2019）在《基于扩散界面的多相流SPH模型及气液相变的直接数值模拟》文中提出气液相变广泛存在于自然现象和实际应用中。深入研究其现象和机理,具有重要的实际意义和科学价值。气液界面的处理是其中一个难点,尤其当研究尺度下降到界面厚度时,传统的突变界面法就会失效,因此需要一种能够描述连续密度梯度的扩散界面方法。另外,固壁面的湿润度对微尺度下的液体运动和相变也具有重要影响。本文将建立一种基于扩散界面的SPH多相流模型,与可变湿润度固壁面的边界处理方法,以实现气液相变的直接数值模拟。基于扩散界面的SPH模型采用了单组分的流体控制方程来描述气液两相的运动,以范德华方程作为真实流体的状态方程,并在动量方程中耦合Korteweg张量来实现气液相间的扩散界面。采用SPH粒子方法对拉格朗日形式的流体控制方程进行了离散,并对算法进行了优化。同时,提出了第二类边界条件模型,以及表面湿润度模型。通过双边表达形式,将固体壁面处理成带有一定扩散厚度的流固界面。采用多个基础算例,验证了该SPH模型在描述气液相变系统、第二类边界条件、变湿润度表面、以及流动问题等方面的准确性。基于该模型,我们研究了液滴在真空和低压下自发的气液分离过程,液滴在湿润度梯度表面上的自发融合过程,以及三维水膜在亲疏水壁面上的沸腾过程等问题。首先在不考虑边界条件的情况下,研究了过热液滴在真空或低压环境下自发的气液分离过程。归纳了液滴气化过程中的变化规律,发现了表面蒸发、内部成泡、破碎和闪蒸等四种不同的沸腾模式。从热力学角度解释了不同沸腾模式的相变机理,定性、定量地分析了各种沸腾模式的主要现象和主要特征,总结了这四种沸腾模式在不同流体温度和密度下的图谱分布。分析了液滴的初始形状、尺寸以及导热系数对沸腾模式的影响。接着采用壁面湿润度模型,研究了湿润度梯度表面上液滴自发的移动和融合过程。定量地分析了液滴移动过程中,湿润度对移动速度的影响,明确了液固界面上的表面张力与液滴移动的关系。研究了湿润度周期性变化的表面上液滴的融合过程,总结了变湿润度条件下液滴融合的主要规律,分析了温度改变和变湿润度的布置形式对于液滴融合的影响。最后,我们采用水的真实物性,直接数值模拟了三维液膜在亲疏水壁面上加热和沸腾的过程。通过局部加热和整体加热两种加热方式对该问题进行了研究。绘制了流体在密度-温度相图上的状态变化轨迹,解释了表面蒸发和膜态沸腾的不同机理,并对沸腾模式进行了区分。通过数值模拟的方法预测了临界热流密度（CHF）,得到了与文献中实验结果相一致的结论。接着分析了流体厚度和加热方式对临界热流密度的影响,讨论了湿润性对沸腾的影响。发现在相对更亲水的表面上液体更容易发生膜态沸腾现象。在疏水表面上,蒸汽相更不稳定,在某些工况条件下可能出现“跳跃”现象,从而达到增强传热的效果。
刘彩[9]（2019）在《倾斜多柱体绕流试验及数值研究》文中提出海洋立管作为深水油气资源开采中关键且薄弱的构件,在开采系统中通常以管群形式存在。相邻管体之间的相互影响、干扰会对其后的尾流旋涡脱落形态及结构动力响应产生很大影响,尤其对于钢悬链线立管,其近触底区因倾斜角度变化大,尾流相互干扰及涡激振动机制更加复杂,更易导致立管发生疲劳破坏。然而目前基于竖直多管体的尾涡特性研究因忽略轴向流影响,并不能直接应用到倾斜多管体中,亟需开展倾斜管流场尾涡特性研究。本文基于物理模型试验和数值模拟,开展了不同倾斜角度及雷诺数条件下倾斜单柱、倾斜并列多柱绕流流场尾涡特性的试验及数值研究,主要研究工作如下:1.采用粒子图像测速技术（PIV）开展了小间距比下不同倾斜角度的并列双柱与并列三柱绕流流场的可视化研究,得到了瞬时涡量等值线、瞬时及时均流线拓扑及时均流线拓扑,分析了间隙流瞬时偏转角度频率分布直方图的概率拟合,探讨了倾斜角度对间隙流形态、尾涡涡量和间隙流偏转角度的影响,阐述了倾斜并列圆柱间隙流发生交替偏转机理。研究发现,随着倾斜角度的增大,并列双柱绕流流场仅存在两种间隙流形态,而并列三柱绕流流场共存在五种间隙流形态。各倾斜角度下的间隙流瞬时偏转角度的频率分布直方图均大致符合正态分布。2.采用计算流体力学开源软件OpenFOAM对不同雷诺数顺流向与逆流向倾斜单圆柱绕流进行了三维数值模拟研究,获得了瞬时三维尾涡结构、瞬时及时均流线、旋涡脱落频率与圆柱受力特征,验证了不同雷诺数下独立性原则的适用性,揭示了倾斜圆柱流场特性及圆柱受力特征随雷诺数与倾斜角度的变化规律。此外,本文开展了小间距比下不同倾斜角度的并列双柱绕流的三维数值模拟研究,探讨了倾斜角度对并列圆柱间隙流形态及圆柱受力特征的影响,阐明了独立性原则对倾斜并列双柱绕流的适用性。
张志猛[10]（2018）在《不同来流倾角下近壁圆柱绕流和涡激振动三维数值模拟》文中研究表明海底管道是海洋油气资源输运系统中重要的组成部分。在海流冲刷或床面波动的作用下,铺设在海床上的海底管道经常会出现悬跨段,而悬跨段管道产生的涡激振动现象,会进一步加剧管道的疲劳破坏。由于海流方向复杂多变,海流一般会以不同的倾斜角度流过管道,造成海床-管道-流场之间的相互作用更加复杂。为探究海底管道悬跨段在复杂来流条件下流固耦合作用的内在机理,本文将这类问题简化为不同来流倾角条件下近壁面圆柱绕流和涡激振动问题。本文采用基于嵌入式迭代浸入边界法的高效能三维紊流计算程序CgLESIBMX,对不同间隙比条件下近壁面圆柱绕流和涡激振动进行三维直接数值模拟研究,其中,来流倾角为α=0°～60°,在层流边界层工况中,间隙比分别为1.6、1.1和0.6;在紊流边界层工况中,采用固定的间隙比0.8。研究发现:1.在层流边界层工况中,随着间隙比的减小,圆柱下侧旋涡脱落受到的抑制程度增大,分别出现“2S”、“弱2S”和“1S”三种脱涡模式。同一间隙比下,随着来流倾角的增加,圆柱脱涡和壁面边界层的卷起之间的相互扰动增大。不同间隙比下,当α<60°时,升、阻力系数和St数的变化均满足独立性原理（IP）。壁面时均压强最小值和剪切应力最大值的幅值均随着间隙比的增加而减小。同一间隙比下,随着来流倾角的增大,圆柱下游壁面时均压强和剪切应力的分布更加不均匀,形成不规则的倾斜条带分布。2.在紊流边界层工况中,尾流发展会依次经过三个不同的变化区间,分别为仅存在展向涡列的二维阶段（区间Ⅰ）,平行脱涡阶段（区间Ⅱ）和倾斜脱涡阶段（区间Ⅲ）。当a=0°和15°时,尾流变化仅出现前两个阶段,而当α≥30°时,尾流则会经历三个阶段,最终形成倾斜的脱涡模式。IP不适用于预测倾斜脱涡模式下的升、阻力系数变化,但在a<60°时,IP仍适用于预测St数的变化。3.在紊流边界层工况中,当圆柱涡激振动时,圆柱横向和流向均为一阶振型,振动轨迹为顺时针旋转的椭圆形。此外,IP适用于预测a≤45°下的振幅和a≤60°下的振动频率。
二、Direct Numerical Simulation of Particle Dispersion in the Flow Around a Circular Cylinder（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、Direct Numerical Simulation of Particle Dispersion in the Flow Around a Circular Cylinder（论文提纲范文）
（1）基于浸没光滑点插值方法的三维流固耦合问题研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 流固耦合问题概述 |
| 1.2 流固耦合问题研究现状 |
| 1.3 浸没光滑点插值方法(IS-PIM)的引入 |
| 1.4 浸没光滑点插值方法(IS-PIM)的不足与改进 |
| 1.5 本文的研究内容 |
| 2 浸没光滑点插值方法(IS-PIM)介绍 |
| 2.1 流固耦合控制方程 |
| 2.2 虚拟流体的引入 |
| 2.3 流体控制方程的求解 |
| 2.3.1 CBS算法求解流体控制方程 |
| 2.3.2 流体控制方程求解的程序流程 |
| 2.4 固体运动控制方程的求解 |
| 2.4.1 有限元法求解固体运动控制方程 |
| 2.4.2 光滑点插值法(S-PIM)介绍 |
| 2.4.3 固体运动控制方程求解的程序流程 |
| 2.5 施加流固耦合条件 |
| 2.5.1 施加流固耦合速度条件 |
| 2.5.2 施加流固耦合力条件 |
| 2.6 IS-PIM程序求解流程 |
| 3 IS-PIM应用于二维流固耦合问题的比较性研究 |
| 3.1 隧道流中弹性梁变形问题 |
| 3.2 顶腔驱动流体作用于超弹性墙问题 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 IS-PIM应用于三维流固耦合问题的研究 |
| 4.1 三维IS-PIM简介 |
| 4.2 三维IS-PIM的应用算例 |
| 4.2.1 小球落水算例 |
| 4.2.2 三维弹性梁变形问题 |
| 4.2.3 三维顶腔驱动流体作用于超弹性墙模型 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 IS-PIM的边界修正 |
| 5.1 边界修正法介绍 |
| 5.2 三维圆柱绕流算例 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 基于三维IS-PIM的流动控制研究 |
| 6.1 分隔板长度对圆柱绕流的影响 |
| 6.2 刚性分隔板与圆柱结构之间的距离对圆柱绕流的影响 |
| 6.3 减阻片的间隔距离对圆柱绕流的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（2）非稳定流动条件下竖直圆柱的绕流特性数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文研究内容和创新点 |
| 2 数值模拟方法 |
| 2.1 控制方程 |
| 2.2 离散方法及计算方法 |
| 2.3 湍流模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 稳定流场下圆柱绕流数值模拟 |
| 3.1 工况设置 |
| 3.2 模型建立 |
| 3.3 模型可靠性验证 |
| 3.4 尾流形态分析 |
| 3.5 圆柱受力特性分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 匀加速流场下圆柱绕流数值模拟 |
| 4.1 初始Re=20匀加速流场下圆柱绕流数值模拟 |
| 4.2 初始Re=100匀加速流场下圆柱绕流数值模拟 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 内孤立波致双曲流场下圆柱绕流数值模拟 |
| 5.1 模型建立 |
| 5.2 工况设置 |
| 5.3 采用二维RNG k-ε模型进行数值模拟可行性分析 |
| 5.4 数值模型可靠性验证 |
| 5.5 结果分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 致谢 |
| 学位论文数据集 |
（3）V沟槽结构表面圆柱绕流减阻特性研究（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 钝体绕流减阻的研究现状 |
| 1.2.2 圆柱绕流减阻的研究现状 |
| 1.2.3 V沟槽结构减阻的研究现状 |
| 1.3 研究内容及技术路线 |
| 第2章 圆柱绕流的基本理论和分析方法 |
| 2.1 圆柱绕流的基本理论 |
| 2.1.1 漩涡的形成与发放 |
| 2.1.2 漩涡脱落的模式 |
| 2.2 圆柱绕流的分析方法 |
| 2.2.1 计算流体力学求解法 |
| 2.2.2 试验分析法 |
| 2.3 圆柱绕流的特征参数 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 V沟槽结构参数对圆柱绕流减阻性能的影响 |
| 3.1 桩腿模型的简化与沟槽参数的预估 |
| 3.1.1 桩腿模型的简化 |
| 3.1.2 沟槽参数的预估 |
| 3.2 数值模型的建立和验证 |
| 3.2.1 确定计算域和边界条件 |
| 3.2.2 网格收敛性分析 |
| 3.2.3 关键参数验证 |
| 3.3 V沟槽参数对减阻性能的影响 |
| 3.3.1 V沟槽角度对减阻性能的影响 |
| 3.3.2 V沟槽深度对减阻性能的影响 |
| 3.3.3 V沟槽数量对减阻性能的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 V沟槽结构表面圆柱绕流流场特性分析 |
| 4.1 V沟槽结构表面升力、阻力系数与St数分析 |
| 4.2 V沟槽结构表面流场速度分布分析 |
| 4.2.1 顺流向时均速度分析 |
| 4.2.2 横流向时均速度分析 |
| 4.2.3 瞬时流线图分析 |
| 4.3 V沟槽结构表面流场压力分布分析 |
| 4.4 V沟槽结构表面流场涡量分布分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 V沟槽结构表面圆柱绕流试验研究 |
| 5.1 循环水槽系统 |
| 5.2 PIV系统 |
| 5.2.1 PIV技术原理 |
| 5.2.2 PIV系统组成 |
| 5.2.3 测量装置的调试 |
| 5.3 水槽试验结果 |
| 5.3.1 V沟槽结构表面流场验证 |
| 5.3.2 不同雷诺数下V沟槽结构减阻性能分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 总结 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（4）管道车在平直管段运移的动力学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 管道中固液两相流输送的研究进展 |
| 1.2.1 浆体管道水力输送 |
| 1.2.2 型料、囊体管道水力输送 |
| 1.2.3 筒装料管道水力输送 |
| 1.3 流固耦合的研究进展 |
| 1.3.1 圆柱绕流中流体流场特性 |
| 1.3.2 圆柱绕流圆柱体受力特性研究 |
| 1.4 本文研究内容及技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第2章 管道车在平直管段内的动力学特性理论分析 |
| 2.1 管道车的结构 |
| 2.2 管道车静止于平直管段的理论分析 |
| 2.2.1 管道车静止时的水流速度分析 |
| 2.2.2 管道车静止时的料筒壁面切应力分析 |
| 2.3 管道车在平直管段内运移时的理论分析 |
| 2.3.1 管道车在平直管段内运移时的水流速度分析 |
| 2.3.2 管道车在平直管段内运移时的料筒壁面切应力分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 管道车在平直管段内的动力学特性数学模型构建及验证 |
| 3.1 几何模型及物理建模 |
| 3.1.1 几何模型 |
| 3.1.2 控制方程 |
| 3.1.3 边界条件和初始条件 |
| 3.1.4 网格划分 |
| 3.2 研究工况设计 |
| 3.2.1 缝隙流态判别 |
| 3.2.2 研究方案 |
| 3.3 试验系统设计及试验方案 |
| 3.3.1 试验系统设计 |
| 3.3.2 试验工况设计 |
| 3.3.3 断面选择及测点布置 |
| 3.4 管道车静止于平直管段的动力学特性结果与验证 |
| 3.4.1 沿程压力 |
| 3.4.2 轴向速度 |
| 3.4.3 壁面切应力 |
| 3.5 管道车在平直管段内运移时的动力学特性结果与验证 |
| 3.5.1 管道车运移速度 |
| 3.5.2 轴向速度 |
| 3.5.3 壁面切应力 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 管道车静止于平直管段的动力学特性分析 |
| 4.1 管道车静止于平直管段的流场分析 |
| 4.1.1 管道车静止于平直管段的压力分析 |
| 4.1.2 管道车静止于平直管段的流场速度分析 |
| 4.2 管道车静止于平直管段的壁面应力分析 |
| 4.2.1 管道车静止于平直管段的壁面切应力分析 |
| 4.2.2 管道车静止于平直管段的主应力分析 |
| 4.2.3 管道车静止于平直管段的主应力最值分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 管道车在平直管段内运移的动力学特性分析 |
| 5.1 管道车的速度特性 |
| 5.2 管道车在平直管段内运移时的流场分析 |
| 5.2.1 管道车在平直管段内运移时的压力分析 |
| 5.2.2 管道车在平直管段内运移时的速度分析 |
| 5.3 管道车在平直管段内运移时的壁面应力分析 |
| 5.3.1 管道车在平直管段内运移时的壁面切应力分析 |
| 5.3.2 管道车在平直管段内运移时的壁面主应力分析 |
| 5.3.3 管道车在平直管段内运移时的主应力最值分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 管道车在平直管段内运移的能耗特性与敏感因素分析 |
| 6.1 管道车在平直管段内运移的能耗特性 |
| 6.2 管道车结构参数与雷诺数的敏感性分析 |
| 6.2.1 单因素敏感性分析法简介 |
| 6.2.2 管道车在平直管段内运移时敏感性分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 管道车在平直管段内运移时的模型优选 |
| 7.1 管道车模型优选的必要性和方法 |
| 7.2 基于加权模糊TOPSIS评价模型 |
| 7.2.1 AHP法确定权重 |
| 7.2.2 基于加权模糊TOPSIS评价 |
| 7.3 本章小结 |
| 第8章 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（5）基于OpenACC的LBM并行数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 格子Boltzmann方法的国内外研究现状 |
| 1.3 并行计算的国内外研究现状 |
| 1.3.1 CPU并行计算 |
| 1.3.2 GPU并行计算 |
| 1.4 本文的研究工作 |
| 1.5 本文的内容安排 |
| 第二章 格子Boltzmann方法 |
| 2.1 单松弛时间模型 |
| 2.2 浸入边界-格子Boltzmann方法 |
| 2.3 基于相场模型的格子Boltzmann方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 OpenACC-GPU并行计算 |
| 3.1 GPU体系架构 |
| 3.2 OpenACC编程规范 |
| 3.2.1 OpenACC计算模型和存储模型 |
| 3.2.2 OpenACC编程导语和运行时库 |
| 3.3 OpenACC并行流程及优化策略 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于OpenACC的 LBM并行数值模拟 |
| 4.1 顶盖驱动方腔流 |
| 4.1.1 数值模型简介及结果分析 |
| 4.1.2 计算效率对比 |
| 4.2 圆柱绕流 |
| 4.2.1 静止圆柱绕流 |
| 4.2.2 涡激振荡圆柱绕流 |
| 4.3 二维液滴碰撞 |
| 4.4 三维液滴碰撞及分裂 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（6）高雷诺数下深海浮式平台绕流及涡激运动特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.1.1 不同形式的深海浮式平台的发展 |
| 1.1.2 深海浮式平台的总体结构及水动力特性 |
| 1.1.3 深海浮式平台涡激运动问题的提出及其影响因素 |
| 1.2 柱体绕流和涡激运动的基本理论 |
| 1.2.1 流体力学基础 |
| 1.2.2 柱体绕流的流动特征和流体激振力 |
| 1.2.3 柱体涡激运动的基本理论 |
| 1.3 单柱及多柱式物体绕流的国内外研究现状 |
| 1.4 深海浮式平台涡激运动的国内外研究现状 |
| 1.5 本文的主要工作和创新点 |
| 1.5.1 论文的主要研究工作 |
| 1.5.2 论文的创新点 |
| 1.6 本章小结 |
| 第二章 数值研究方法 |
| 2.1 海洋平台涡激运动的研究方法简介 |
| 2.1.1 半经验模型方法的应用 |
| 2.1.2 CFD数值模拟 |
| 2.2 数值计算方法 |
| 2.2.1 流体控制方程 |
| 2.2.2 控制方程的求解方法 |
| 2.2.3 流场的数值求解 |
| 2.2.4 深海平台运动与流场的耦合计算 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 高雷诺数下单柱和双柱绕流特性数值研究 |
| 3.1 湍流分离下的单柱绕流计算 |
| 3.1.1 单圆柱绕流模拟 |
| 3.1.2 单方柱绕流模拟 |
| 3.1.3 带倒角方柱绕流模拟 |
| 3.2 高雷诺数下串列双圆柱绕流特性研究 |
| 3.2.1 数值方法和网格研究 |
| 3.2.2 流场结构分析 |
| 3.2.3 表面压力系数分析 |
| 3.2.4 升阻力系数分析 |
| 3.3 高雷诺数下串列双方柱绕流特性研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 高雷诺数下张力腿平台绕流特性的实验与数值研究 |
| 4.1 高雷诺数下张力腿平台模型水动力测量实验设计及安装 |
| 4.2 实验不确定度分析及单圆柱实验验证 |
| 4.3 高雷诺数下张力腿平台绕流特性实验结果 |
| 4.3.1 0°流向角下张力腿平台的水动力系数 |
| 4.3.2 流向角对张力腿平台水动力系数的影响 |
| 4.3.3 立柱高度对张力腿平台水动力系数的影响 |
| 4.4 高雷诺数下张力腿平台绕流特性的数值模拟 |
| 4.4.1 计算域及网格划分 |
| 4.4.2 数值计算结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 深海多柱式平台涡激运动特性的数值研究 |
| 5.1 数值模型 |
| 5.1.1 多柱式平台模型和网格划分 |
| 5.1.2 敏感性分析及衰减实验 |
| 5.2 多柱式平台涡激运动响应特性分析 |
| 5.2.1 横向和艏摇运动历时曲线分析 |
| 5.2.2 横向和艏摇运动响应幅值特征 |
| 5.2.3 横向和艏摇运动的频谱特征 |
| 5.3 多柱式平台涡激运动的流场特性分析 |
| 5.4 立柱吃水对多柱式平台涡激运动响应的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 基于尾流振子的深海平台涡激运动理论模型研究 |
| 6.1 基于尾流振子的非线性理论模型 |
| 6.1.1 理论模型 |
| 6.1.2 经验参数的选取 |
| 6.2 平台涡激运动理论模型验证 |
| 6.3 非线性刚度特性下平台涡激运动响应特性 |
| 6.3.1 运动响应比较 |
| 6.3.2 水动力系数比较 |
| 6.3.3 非线性参数对计算结果的影响 |
| 6.3.4 立柱展长比对计算结果的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 下一步展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间已发表或录用的论文 |
| 致谢 |
（7）清水流与水沙流对桥梁墩柱绕流特性数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.2 圆柱绕流基本理论 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 2 固液两相圆柱绕流数值模拟的数值方法 |
| 2.1 CFD简介 |
| 2.2 基本控制方程 |
| 2.3 连续相计算模型 |
| 2.4 离散相计算模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 清水流与水沙流对单圆柱桥墩绕流特性的数值模拟研究 |
| 3.1 清水流下无限长单圆柱桥墩绕流水动力特性研究 |
| 3.2 清水流下有限长单圆柱桥墩绕流水动力特性研究 |
| 3.3 水沙流下有限长单圆柱桥墩绕流流动特性研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 清水流与水沙流对有限长串列双圆柱桥墩绕流特性的数值模拟研究 |
| 4.1 清水流下有限长串列双圆柱桥墩绕流水动力特性研究 |
| 4.2 水沙流下有限长串列双圆柱桥墩绕流流动特性研究 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 致谢 |
| 学位论文数据集 |
（8）基于扩散界面的多相流SPH模型及气液相变的直接数值模拟（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明 |
| 1. 绪论 |
| 1.1. 气液相变的工业背景 |
| 1.1.1. 沸腾换热 |
| 1.1.2. 沸腾爆炸 |
| 1.1.3. 悬浮等离子喷涂 |
| 1.2. 界面的处理方法 |
| 1.2.1. 突变界面 |
| 1.2.2. 扩散界面 |
| 1.2.3. 固壁边界 |
| 1.3. 数值模拟方法 |
| 1.3.1. 分子动力学 |
| 1.3.2. 格子玻尔兹曼法 |
| 1.3.3. 耗散粒子动力学 |
| 1.3.4. 光滑粒子流体动力学 |
| 1.4. 本文的主要内容和创新点 |
| 2. 相变和流体基本理论 |
| 2.1. 气液相变理论 |
| 2.1.1. 范德华状态方程 |
| 2.1.2. 系统的稳态、亚稳态和非稳态 |
| 2.1.3. 相变机制 |
| 2.2. 流体力学理论 |
| 2.2.1. Navier-Stokes-Korteweg方程 |
| 2.2.2. 第二类边界条件 |
| 2.3. 本章小结 |
| 3. SPH数值方法 |
| 3.1. SPH方法 |
| 3.1.1. 基本思路 |
| 3.1.2. 核函数的选择 |
| 3.1.3. 粒子近似 |
| 3.2. 控制方程离散 |
| 3.2.1. 离散形式 |
| 3.2.2. 密度、速度和能量方程的离散 |
| 3.3. 边界模型的离散 |
| 3.3.1. 第二类边界条件 |
| 3.3.2. 表面湿润度 |
| 3.3.3. 边界粒子布置 |
| 3.4. 数值算法 |
| 3.4.1. 粒子搜索法 |
| 3.4.2. 时间积分 |
| 3.5. 本章小节 |
| 4. 模型验证 |
| 4.1. 范德华流体 |
| 4.1.1. 初始设置 |
| 4.1.2. 液滴的气液分离 |
| 4.1.3. 表面张力 |
| 4.1.4. 饱和蒸汽压 |
| 4.2. 边界模型 |
| 4.2.1. 第二类边界条件 |
| 4.2.2. 表面湿润度 |
| 4.3. 流动问题 |
| 4.3.1. 圆柱绕流 |
| 4.3.2. 泊肃叶流动 |
| 4.4. 本章小结 |
| 5. 液滴沸腾的气液分离过程 |
| 5.1. 引言 |
| 5.2. 初始设置 |
| 5.3. 液滴状态的变化规律 |
| 5.3.1. 沸腾现象 |
| 5.3.2. 表面蒸发 |
| 5.3.3. 内部成泡 |
| 5.3.4. 破碎及爆炸 |
| 5.3.5. 闪蒸沸腾 |
| 5.4. 参数的影响 |
| 5.4.1. 液滴的尺寸 |
| 5.4.2. 液滴的初始形状 |
| 5.4.3. 导热系数 |
| 5.5. 结论 |
| 6. 变湿润度固壁面上液滴的自发运动 |
| 6.1. 引言 |
| 6.2. 液滴移动 |
| 6.2.1. 初始设置 |
| 6.2.2. 液滴的移动规律 |
| 6.3. 液滴融合 |
| 6.3.1. 初始设置 |
| 6.3.2. A型壁面液滴的融合规律 |
| 6.3.3. B型壁面液滴的融合规律 |
| 6.3.4. 温度与亲疏水的综合影响 |
| 6.4. 本章小结 |
| 7. 亲疏水固壁面上水的三维液膜沸腾 |
| 7.1. 引言 |
| 7.2. 初始设置 |
| 7.2.1. 导热系数的修正 |
| 7.2.2. 粒子及参数设置 |
| 7.3. 局部加热 |
| 7.4. 整体加热 |
| 7.4.1. 表面蒸发 |
| 7.4.2. 膜态沸腾 |
| 7.5. 临界热流密度 |
| 7.5.1. 整体加热的临界热流密度 |
| 7.5.2. 局部加热的临界热流密度 |
| 7.6. 亲疏水固壁 |
| 7.6.1. 湿润度的影响 |
| 7.6.2. 跳跃沸腾 |
| 7.7. 本章小结 |
| 8. 总结与展望 |
| 8.1. 全文总结 |
| 8.2. 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 发表文章目录 |
（9）倾斜多柱体绕流试验及数值研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1. 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 倾斜圆柱绕流研究现状 |
| 1.2.2 并列圆柱绕流研究现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 2. 圆柱绕流理论 |
| 2.1 单圆柱绕流 |
| 2.2 并列圆柱绕流 |
| 2.3 倾斜圆柱绕流 |
| 2.4 本章小结 |
| 3. 物理模型试验研究 |
| 3.1 试验水槽 |
| 3.2 PIV测速系统 |
| 3.3 倾斜并列双柱与三柱绕流结果分析 |
| 3.4 本章总结 |
| 4. 数值模拟研究 |
| 4.1 不同倾斜方向单圆柱绕流数值模拟 |
| 4.2 倾斜并列双柱绕流数值模拟 |
| 5. 全文总结及展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 本文创新点 |
| 5.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历 |
（10）不同来流倾角下近壁圆柱绕流和涡激振动三维数值模拟（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 近壁面圆柱绕流 |
| 1.2.2 近壁面圆柱涡激振动 |
| 1.2.3 倾斜流作用下圆柱绕流和涡激振动 |
| 1.2.4 倾斜流作用下近壁面圆柱绕流及涡激振动 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 基本理论与参数说明 |
| 2.1 涡激振动的基本概念 |
| 2.2 涡激振动的相关参数 |
| 2.3 涡激振动频率 |
| 2.4 锁定 |
| 2.5 结构基本参数 |
| 第3章 数值模拟方法 |
| 3.1 浸入边界法概述 |
| 3.2 浸入边界法原理 |
| 3.2.1 传统浸入边界法 |
| 3.2.2 嵌入式迭代浸入边界法 |
| 3.3 结构动力求解方法 |
| 3.3.1 质量矩阵 |
| 3.3.2 刚度矩阵 |
| 3.3.3 阻尼矩阵 |
| 3.4 流固耦合方法的实现 |
| 第4章 层流边界层中不同来流倾角下近壁面圆柱绕流研究 |
| 4.1 计算域网格划分及计算参数设置 |
| 4.2 瞬时流场 |
| 4.3 流体力分析 |
| 4.3.1 流体力时程分析 |
| 4.3.2 流体力沿展向变化 |
| 4.3.3 升力系数相关性 |
| 4.3.4 频率分析 |
| 4.4 独立性原理 |
| 4.5 壁面时均压强和剪切应力 |
| 4.5.1 壁面时均压强 |
| 4.5.2 壁面时均剪切应力 |
| 4.6 流速分析 |
| 4.7 时均涡量 |
| 4.8 瞬时涡量 |
| 4.8.1 有、无边界层工况下尾涡对比 |
| 4.8.2 跨中截面 |
| 4.8.3 同一时刻不同截面的瞬时尾涡 |
| 4.8.4 展向截面不同阶段的瞬时尾涡 |
| 第5章 紊流边界层中不同来流倾角下近壁面圆柱绕流研究 |
| 5.1 计算域网格划分及计算参数 |
| 5.2 瞬时流场 |
| 5.3 流体力分析 |
| 5.3.1 流体力时程变化 |
| 5.3.2 流体力沿展向变化 |
| 5.3.3 频率分析 |
| 5.4 独立性原理 |
| 5.5 相关性分析 |
| 5.5.1 升力相关性 |
| 5.5.2 升力相位差沿展向的变化 |
| 5.6 壁面时均压强和剪切应力 |
| 5.6.1 壁面时均压强 |
| 5.6.2 壁面时均剪切应力 |
| 5.7 瞬时涡量 |
| 5.7.1 跨中截面 |
| 5.7.2 同一时刻不同截面的瞬时尾涡 |
| 5.7.3 有、无边界层工况下瞬时尾涡 |
| 第6章 紊流边界层中不同来流倾角下近壁面弹性圆柱涡激振动研究 |
| 6.1 瞬时流场 |
| 6.2 振动响应特性 |
| 6.2.1 振动响应 |
| 6.2.2 振动位移时程变化 |
| 6.2.3 振动频率 |
| 6.2.4 振动同步性和振动轨迹 |
| 6.3 流体力分析 |
| 6.3.1 流体力时程变化 |
| 6.3.2 升、阻力频率分布 |
| 6.4 独立性原理 |
| 6.5 壁面时均压强和剪切应力 |
| 6.5.1 壁面时均压强 |
| 6.5.2 壁面时均剪切应力 |
| 6.6 流速分布 |
| 6.6.1 时均流速 |
| 6.6.2 瞬时流速分布 |
| 6.7 瞬时涡量 |
| 6.7.1 跨中截面 |
| 6.7.2 同一时刻不同截面的瞬时尾涡 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 本文创新点 |
| 7.2 主要结论 |
| 7.2.1 层流边界层中不同来流倾角下近壁面圆柱绕流 |
| 7.2.2 紊流边界层中不同来流倾角下近壁面圆柱绕流 |
| 7.2.3 紊流边界层中不同来流倾角下近壁面弹性圆柱涡激振动 |
| 7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
四、Direct Numerical Simulation of Particle Dispersion in the Flow Around a Circular Cylinder（论文参考文献）
- [1]基于浸没光滑点插值方法的三维流固耦合问题研究[D]. 黄硕. 大连理工大学, 2021(01)
- [2]非稳定流动条件下竖直圆柱的绕流特性数值模拟研究[D]. 孙睿. 山东科技大学, 2020(06)
- [3]V沟槽结构表面圆柱绕流减阻特性研究[D]. 孙磊. 江苏科技大学, 2020(03)
- [4]管道车在平直管段运移的动力学特性研究[D]. 杨小妮. 太原理工大学, 2020
- [5]基于OpenACC的LBM并行数值模拟研究[D]. 郭书豪. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [6]高雷诺数下深海浮式平台绕流及涡激运动特性研究[D]. 胡晓峰. 上海交通大学, 2019(06)
- [7]清水流与水沙流对桥梁墩柱绕流特性数值模拟研究[D]. 李泽熹. 山东科技大学, 2019
- [8]基于扩散界面的多相流SPH模型及气液相变的直接数值模拟[D]. 章呈昱. 浙江大学, 2019(03)
- [9]倾斜多柱体绕流试验及数值研究[D]. 刘彩. 浙江大学, 2019
- [10]不同来流倾角下近壁圆柱绕流和涡激振动三维数值模拟[D]. 张志猛. 天津大学, 2018(06)