一、边界拟合坐标涡量-流函数绕物体流动计算（论文文献综述）
李金霞[1]（2020）在《环雾状流涡街测量特性与稳定性研究》文中认为湿气和湿蒸汽两相流广泛存在于石油、天然气、发电、航空和航天等领域,其中环雾状流是最重要的两相流型。涡街流量计被广泛应用于湿气和湿蒸汽两相流的流量测量。以能源为主的应用市场迫切需要提高湿气和湿蒸汽的计量精度和可靠性,拓展仪表测量范围。本文以提高涡街流量计在环雾状流条件下的计量水平为目标,以其机理参数——斯特劳哈尔数St为研究对象,围绕两相涡街过读与稳定性进行研究。主要研究工作和所形成的成果及结论如下:1.研究了旋涡脱落中液滴-涡双向耦合机制。提炼了无量纲液滴尺度参数:液滴质量加载量φp和斯托克斯数StL。基于DPM粒子追踪模型,分析了液滴在涡中的输运特性及液滴对涡街尾迹的影响。论证了参数φp和StL作为主要尺度参数表征载颗粒尾迹中液滴-涡相互作用动力学特性的合理性。发现参数φp主要影响旋涡结构规则性,参数StL主要影响颗粒在涡中的响应和分散特性。基于欧拉双流体数值模型,验证了参数φp和StL表征涡街频率特性的有效性,并得到了φp和StL对特劳哈尔数St的影响规律。2.分析了两相涡街稳定性及尾迹失稳机制。基于绝对/对流不稳定理论研究了两相流尾迹失稳机制。考虑流体粘性,推导了载颗粒两相Orr-Sommerfeld稳定性方程。提取了不同流向站位的时均速度剖面,分析了局部流动稳定性。提炼了绝对/对流不稳定区分布,并从流动的整体稳定性解释了涡街尾迹失稳机制。为进行实验研究,设计了基于雾化混合的环雾状流实验装置,并引入液膜分离技术和图像粒度测量技术进行液滴流动参数的测量。基于连续小波（CWT）脊方法从信号角度研究了涡街稳定性,提炼了涡街失稳特性的信号表征:低频调制作用增强、信号品质因子下降、周期稳定性变差、流动整体波动减小。发现涡街稳定性主要受液滴含量影响。针对信号非平稳特性,提出了脊平均特征提取方法,提高了两相涡信号特征提取精度和可靠性。3.建立了环雾状流涡街频率特性过读模型,并提出了涡街过读补偿方法。针对涡街过读数据不一致问题,首次考虑了环雾状流液滴夹带率的差异,揭示了液滴含量对涡街频率特性的主影响作用。推导了两相无量纲涡量动力学方程,并结合涡量输运机制建立了两相斯特劳哈尔数理论模型。标定得到了不同湿气工况下的涡街频率特性,验证了过读理论模型OR=1+kφp/StL的有效性。预测精度达到±1.0%,为环雾状流涡街频率特性过读提供了统一的预测公式。针对涡街两相测量过读问题,提出了结合涡街幅值特性以及结合脊频率波动特性的过读补偿方法。分别对两相涡街幅值和脊频率归一化标准差进行建模,结合过读公式建立了涡街湿气测量模型。设计迭代算法对仪表预测过读进行补偿,实现了湿气中气相流量的准确预测。补偿前最大测量误差为9%,补偿后两相方法的气相测量误差均在±1.5%以内,有效提高了湿气中气相流量的测量精度。无需借助外部系统测量液相含量,提供了一种简单、经济、方便在线测量的涡街湿气测量方案。4.针对频率法量程比有限、压电元件存在共振风险问题,提出了基于非侵入压力波动的涡街互相关测量方法。设计了高频响瞬态压力传感系统,获得了不失真涡致压力波动信号。针对渡越时间估计中的多峰问题,提出了改进的涡对流速度估计算法。标定并分析了频率法和互相关法两种方法的测量性能。结果表明,在±2.0%精确度下,传统频率方法受仪表非线性影响量程比仅为3:1。本文提出的互相关测量方法量程比达到8:1,有效拓展了测量下限。然后,在不同湿气工况下对无量纲对流速度进行标定,建立了涡街互相关湿气测量模型。气相测量相对误差在±4%以内,平均绝对预测误差为1.39%,为涡街湿气计量提供了一种经济有效的测量方案,尤其在小口径测量中有很好的应用前景。
周文丰[2]（2020）在《基于结构系综理论的Rayleigh-Bénard热对流相似解及传热标度律》文中指出Rayleigh-Benard（RB）热对流是在一个封闭腔体中,下壁加热,上壁冷却,四周壁面绝热,在上下温差驱动下形成的流动系统,其边界条件简单,但传热系数努塞尔数（Nu）和运动强度雷诺数（Re）与代表驱动力的上下板温差瑞利数（Ra）、流体物性普朗特数（Pr）和宽高比（Γ）的关系十分复杂。研究该系统的对流传热机制对环境、大气、地球物理等人类社会活动有重要的科学价值。长久以来,RB热对流研究沿用的是本世纪初Grossmann和Lohse建立的描述全局物理量关系的理论（GL理论）,该理论将RB系统简化为边界层（boundary layer）和中心流动（bulk region）,推出全局物理量的关系式,因此无法精确刻画复杂因素对全局换热系数的影响。本文应用佘振苏教授近年来提出的结构系综理论,结合同伦分析和壁射流相关理论,对湍流RB热对流各区域的流动结构耦合机制及其对整体热流的贡献开展了定量研究并构建了各流动区域的二维自相似模型。本文首先获得了大尺度环流以及角涡的自相似多层结构模型。完成了 RB热对流三维（Ra=1 × 107～5 × 109,Pr=0.08～50）和二维（Ra=5 × 107～1 × 1010,Pr=0.01～104）直接数值模拟,基于流动物理特征将流场划分为“大尺度环流”、“角涡”、“斜射流再附区”、“逆压剪切区”、“羽流发射区”等五个区域。基于数值模拟流动的几何相似性,对中等Ra数与Pr数情况下的角涡和大尺度环流,构建了同伦变换的几何相似变量,结合流场时均流函数,提出了角涡及大尺度环流的运动相似解,基于所得参数唯一地定义了流动的特征雷诺数。基于结构系综理论,构建了大尺度结构在近壁区的多层结构函数。从而,建立了可刻画任意二维大尺度涡结构从中心到壁面的完整相似解。此外,将Castaing等人[1]提出的“混合区理论”延拓到角涡流动,在给定角涡尺度标度rcr～Ra0.085情况下,精确刻画了角涡特征雷诺数ReCr～Ra0.25与传热系数Nucr～Ra1/3关于Ra数的标度律关系。进一步,提出了大尺度环流诱发斜射流再附壁面的“壁射流”机制并获得了流动自相似解。发现了以壁射流局部动量率作为近壁流动的特征量归一化最大速度与特征高度所满足的自相似标度关系式。通过分离变量法,推导出壁射流传热系数指数衰减律Nuimp=Numaxexp（-x#）。通过热量输运的动力学平衡以及角涡的标度关系,获得了 Nu数与Ra数的标度关系,Numax～Ra0.2925。基于结构系综理论的对称性分析,给出了逆压梯度边界层的速度和温度剖面随流向变化的解析表达式和羽流发射区的温度分布。基于湍流普朗特数流向与Ra数不变性假设,导出了热流与摩阻以及动量和热量输运涡尺度比值的关系式。根据羽流发射的平衡机制,确认局部传热系数标度律Nu～Ra0.369。由区域空间占比的加权平均局部热流准确计算出全局Nu数与Ra数的定量关系,继而成功推广到其他几何工况下的对流传热过程。最后,应用结构系综理论刻画速度和温度边界层的Pr数效应。研究确认了速度边界层的应力长序函数的两层结构与Pr数无关,还发现随着Pr数减小,压力梯度的作用将逐渐减弱,特征涡尺度减小而粘性底层厚度在增厚。对于温度边界层,应力长满足三层结构,且随着Pr数增大,导热底层以及温度缓冲层厚度增加。应用结构系综理论的参数分析方法,获得了热卡门系数的流向变化规律以及Pr数效应,其结果与计算数相吻合。综上所述,本研究将结构系综理论推广到有热流存在的湍流热对流并提出了二维大尺度分离流动和传热的相似解,给出精确刻画湍流热对流局部平均速度和热流的相似理论。
张永年[3]（2020）在《基于涡量原理的草鱼幼鱼游泳行为及其动力学特性研究》文中提出游泳是鱼类主要的生命活动之一,鱼类在水下活动的活动多种多样,其中主要的活动有索取饵料、洄游繁殖、聚集群游、逃避敌害等,因此对鱼类的深入研究以及对未来的仿生学研究都有着重要的生物学意义。鱼类水下的重复性波动行为往往是通过整个身体来完成,为了使鱼类自身在水下环境中达到高效游动,鱼类往往需要身体的头部、尾部和胸鳍等多个部位的协同,因此,对草鱼幼鱼周身涡量和动力形成过程的研究,将有助于了解鲹科游泳模式的鱼类的游泳行为和推进机制,可为鱼类游泳动力的定量分析提出了新的研究手段和方法。本文通过实验室自制的粒子图像测速（PIV,Particle Image Velocimetry）装置,完成了草鱼幼鱼在直线、转弯和后退3种游泳状态下涡量、流场和尾涡结构的研究,同时基于涡量计算原理,对草鱼幼鱼不同游泳状态下的推进力、侧向力和推进效率进行了分析,明确了尾涡结构对动力和高效推进模式形成的重要作用,获得了有利于草鱼幼鱼高效推进的关键水力参数。主要结论如下:（1）基于PIV实验装置和静水实验装置获取了草鱼幼鱼在静水条件下的瞬时流场和涡量场,通过对不同流、涡量场下的涡结构分析,得到结论如下:鱼体前进时的尾涡结构,加速游泳的草鱼幼鱼其尾涡结构d/D>0.3,匀速和减速状态草鱼幼鱼尾涡结构在（d/D=0～0.5）范围内分布。（2）基于PIV实验对草鱼幼鱼的自身的涡量和涡结构进行了分析,通过其周身的涡量和涡结构对鱼体瞬态条件下的作用力进行了计算,得到了草鱼幼鱼在静水条件下的作用力分布情况,主要结论如下:直线游泳条件下的草鱼幼鱼其尾部产生的推进力占总推进力的50%以上,证实了幼鱼尾部是其主要的动力来源;而后退时的草鱼幼鱼则主要依靠鱼体的中间部位来推动自身前进。（3）结合运动学参数以及涡量、涡结构等水动力学参数对草鱼幼鱼净水条件下的游泳效率进行了统计分析,得到结论如下:静水条件下草鱼幼鱼的推进效率与尾涡结构、头部偏角符合正态分布规律,且较小的头部偏角（<15°）与尾涡结构（d/D=0.1～0.4）更有利于草鱼幼鱼的推进。（4）通过PIV实验装置以及动水实验装置,对草鱼幼鱼在动水条件下0～2BL·s-1调畅流速下的涡量和涡结构进行了分析,得到结论如下:动水条件下的草鱼幼鱼,在0～T/2个摆尾周期内的涡量变化最明显,此阶段下的涡量在-0.5～3s-1之间分布,尾涡结构d/D主要呈凹形变化（先减后增）;而T/2～T个摆尾周期之后鱼体周身的涡量开始逐渐下降,平均在-0.1～0.7s-1之间分布,此阶段内尾涡结构呈现呈凸形变化（先增后减）。（5）通过PIV实验装置以及动水实验装置,通过调节摄像机的拍摄频率对不同流速条件下的鱼体进行了拍摄,分析了不同流速条件下鱼体周身的水动力学变化,得到的结论如下:动水条件下,水流流速在0～1BL·s-1范围内变化时,草鱼幼鱼的整体推进效率随流速的增加先上升后下降;水流流速在1～2BL·s-1范围内变化时,幼鱼的整体推进效率随流速的增加先下降后上升。
宋奇[4]（2020）在《基于马格纳斯效应的轮轨式风力机的结构设计和三维模拟》文中认为随着人们对生存环境的日益重视,可再生新能源利用越来越受到关注,风力发电作为重要的可再生能源技术快速发展,近十几年来,各种风力发电机如雨后春笋般地在陆地和近海海面竖立起来。风力机从结构形式分类,可以分为水平轴和垂直轴两种,水平轴风电机组是目前最常见的风力发电型式,其特点是风力利用率较高,但技术已经相对成熟的同时也出现了超大型风力机安装、维护、运营成本居高不下等技术瓶颈,使得风电成本难以大幅下降,这给该类风力机的继续发展留下了难题。另一种垂直轴风力机型式在发展之初就由于缺乏有效的设计计算方法等原因,使得该类风力机的发展受阻。随着流体力学在设计计算技术方面的长足进步,以及水平轴风力机发展中遇到的诸多现实问题,垂直轴风力机的独特技术特性又引起了研究者极大兴趣。课题组提出了一种基于马格纳斯效应的垂直轴风力机的风力发电型式,与传统水平轴风力机相比,该类风力机从制造、运维成本等方面都呈现出独特的技术特点,前期研究已经对该类风力机技术特征与水平轴风力机做了系统比较,发表了相关理论分析成果,本文则进一步围绕其机械结构设计、控制系统、运动特性、数值模拟等方面展开研究。首先根据马格纳斯风力机的运行特点,设计了一种轮轨式机械结构的垂直轴风力机结构模型,将马格纳斯风力机和模型小车相结合,外力带动风力机叶片在风场中自转,由此产生了比施加的外力大的多的马格纳斯力带动模型小车在环形轨道上公转,将风能转化为模型小车的动能。显然,本风力发电型式能否最终转化成实用技术,可获得的风能利用效率、设计计算方法等各种技术指标至关重要,需要做进一步的理论探索。由此,本文在前期研究的基础上,进一步结合模型小车的运动特性,设计了闭环控制系统,根据模型小车的位置调节转速并在换向点控制叶片转向,探索计算出该类风力机的风能利用率;然后根据空气动力学知识,采用非惯性坐标系下的流函数-涡量形式,基于雷诺平均纳维-斯托克斯方程,结合湍流模型和二阶迎风算法,分析了马格纳斯风力机动态失速下的运动特性,并利用膨胀模型对风力机下风处风轮的功率进行修正;最后利用流体仿真软件Fluent,基于马格纳斯风力机数学模型,从三维角度对马格纳斯风力机单叶片进行了静止和旋转两种状态的数值模拟,得出三个方向的流场和压力分布状况;同时对马格纳斯风力机组进行了三维数值模拟仿真数值计算,得出了叶片在特殊位置时的升阻力和叶片中心转矩。以上研究结论为进一步的模型机结构设计及实验研究提供了必要的理论基础。
胡晓峰[5]（2019）在《高雷诺数下深海浮式平台绕流及涡激运动特性研究》文中研究指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。
黄凌霄[6]（2019）在《黄河宁夏典型河段及水库水动力与水质数值模拟研究》文中研究指明本文以具有连续弯道的大柳树-沙坡头河段和地形复杂的鸭子荡水库为研究对象,基于RNGk-ε紊流数学模型,结合实测结果进行二维和三维数值模拟,对这两个典型研究对象进行了水流运动、泥沙输移、河床变形和水质对流扩散等问题的研究。首先,利用图像拼接算法、边缘检测算法结合CAD软件和Google Earth软件对水岸边缘进行精准检测,高效地获取研究区域经纬度信息,结合实测高程信息编程生成所需地形文件。其次,通过Bowyer-Watson算法对初始地形进行Delaunay三角化的网格剖分,构造不规则三角网模型TIN,由离散高程点生成不规则三角网,实现网格剖分后的三角形网格地形插值。再次,建立三维水沙水质数学模型和平面二维水沙水质数学模型,并将数学模型的控制方程通过瞬态项、对流项、扩散项和源项写成统一的通用形式。在此基础上,采用有限体积法中的五种格式对通用控制方程进行离散,使用基于非结构网格的SIMPLEC算法结合欠松弛技术对离散后的控制方程进行求解,利用GMES算法结合初始条件和边界条件实现离散方程组的求解。最后,对大柳树-沙坡头河段和鸭子荡水库进行了 RNG k-ε紊流数学模型的验证,对大柳树-沙坡头河段进行了四种工况的平面二维和三维水流运动、河床变形数值模拟,对鸭子荡水库进行了四种类型八种工况的平面二维水流运动数值模拟和三维水质对流扩散数值模拟。对实测的大柳树-沙坡头河段断面高程和断面泥沙粒径进行分析之后,将该河段的平面流场、断面流场、横向流速和河床变形的模拟值与实测值进行了对比,两者结果符合较好。结合实测资料,对该河段的水流运动、河床变形进行了数值模拟,得到该河段水流的流场、泥沙的运移和河床的变形会根据入口流量、悬移质含沙量、k值、ε值和出口水位的不同而产生变化。对实测的鸭子荡水库库底高程、水库等高线和水库三维地形进行分析之后,将该水库的水流流场和断面垂线平均流速的模拟值与实测值进行了对比,两者结果符合较好。结合实测资料,对该水库的水流运动进行了数值模拟,得到该水库中水流的流场和流速受进水量、取水量、风速和风向的支配。对实测的鸭子荡水库取水塔附近的七种水质指标进行采样和分析之后,将该水库中CODCr和TN浓度分布的模拟值与实测值进行了对比,两者结果符合较好。结合实测资料,对该水库的水质对流扩散进行了数值模拟,得到该水库中水质浓度的分布受进水量、取水量、风速和风向、水库中水质的初始浓度分布、入水口进水水质浓度的不同等因素的变化而改变。上述研究结果为研究类似连续弯道和类似水库的水沙运移规律和水环境治理提供了技术支撑和理论依据。
王玉晶[7]（2019）在《考虑风屏障遮风作用和列车风效应的车桥系统振动分析》文中提出“八纵八横”客运网的提出标志着我国高速铁路进入了新的发展阶段。随着高速铁路的延长,有许多线路经过沿海大风区、山谷大风区等,由强侧风引起的列车停驶、倾覆的事故多有发生。风荷载是影响列车高速运行的关键因素之一,因此研究风荷载作用下高速列车运行的安全性具有重要的意义。行驶于大风区桥梁上的高速列车在强横风的作用下,容易发生脱轨或者倾覆。目前常用的防风措施是安装风屏障,给高速列车提供一个较安全的行驶环境。此外,随着列车速度的提高,列车风对列车振动的影响不可忽视。因此,对风区列车防风措施和列车风效应的研究具有重要的实际意义。本文以兰新铁路第二双线为工程背景,采用风洞试验、数值模拟和理论分析的方法,考虑风屏障遮风效应进行车桥系统振动分析,旨在获得有利于列车安全运行的风屏障参数,为工程实际提供依据,并对列车风效应对车辆振动特性的影响做出合理估计,以便于评价列车的安全性能,给列车运营管理提供合理建议。同时综合考虑了风屏障遮风效应和列车风效应对车辆安全性的影响。全文的主要内容及成果如下:（1）通过介绍国内外高速铁路的发展历史、强风环境中高速列车倾覆事故以及高速列车空气动力学问题的研究现状,说明了本文的选题意义和立项依据。总结了风屏障遮风效应、列车风效应和风车桥理论的研究进展,阐述了开展列车风引起的车桥动力响应和桥上列车运行安全问题研究的重要意义,总结了可用于提高强风场中列车运行安全性的措施。提出了风区高速列车防风措施和列车风效应研究面临的问题,在已有研究的基础上明确了本文的主要内容和研究思路。（2）以兰新铁路第二双线的高速列车和桥梁为研究背景,详细介绍了风屏障对车桥系统振动影响的模型试验,说明了所采用的风洞试验方法——测压法和测力法,以及不同数据的处理方法。对有、无风屏障以及不同风屏障参数对车桥系统气动特性的影响进行了研究,得到了列车和桥梁的三分力系数随风屏障高度和透风率的变化规律,并从保证车辆安全的角度给出了风屏障参数的优化组合。对比了不同风屏障布置位置、行车位置下车桥系统的三分力系数,分析了单线车与桥梁以及双线车和桥梁之间的气动干扰效应。基于不同风速下车辆的三分力系数,对不同线路结构形式下列车的抗倾覆性能进行了分析。风洞试验数据将为后续数值模型提供验证。（3）简要介绍了常用的湍流模型、流场计算数值方法和列车运动方法。基于计算流体力学理论,建立了考虑列车高速运动的CRH2型高速列车-桥梁系统三维几何模型,采用计算流体力学软件Star-CCM+,计算了有无横风条件下列车在桥梁上高速运行时周围的风场,并用风洞试验数据进行了验证。对比了采用动车模型和静车模型时的列车风速,说明了列车驶过时监测点的风压随横向距离和竖向高度的变化规律。分析了列车风和自然风联合作用下车桥系统周围的风场,阐述了不同运行条件下联合风场随风速、车速的变化规律。最后分析了联合风场中风速对列车表面压强的影响。（4）在车桥系统风场分析的基础上,计算得到了车辆风荷载和桥梁风荷载,并分析了风荷载随车速和风速的变化规律。将车桥系统风荷载随车速和风速的变化规律进行拟合,得到车桥系统风荷载的计算建议式。依据轮轨接触关系,将列车风场和联合风场中的风荷载作为激励输入车桥系统,建立了考虑列车纵向自由度的风-车-桥系统动力相互作用分析模型,并介绍了求解系统方程的全过程迭代法。编制了求解风-车-桥系统动力响应的MATLAB程序。（5）简要介绍了高速列车的行车安全性及平稳性评价指标,以及CRH2型列车的评价指标限值。针对兰新第二双线高速铁路桥梁,采用有限元软件ANSYS建立桥梁有限元模型,并提取其质量矩阵和刚度矩阵,建立了风-车-桥耦合振动分析模型。基于自编的MATLAB分析程序,计算了计算列车风场和联合风场中列车和桥梁的动力响应,并对列车运行安全性进行了分析。对比了采用静车模型和动车模型时的车辆安全性指标和舒适性指标。分析了考虑列车风效应时列车车速和横风风速对车辆动力响应的影响,并计算了20 m/s风速下列车的最大安全运行速度和200 km/h车速下列车安全运行的最大风速值。建立风屏障-车-桥数值模型,综合分析了风屏障遮风效应和列车风效应对车桥系统动力响应的影响。
王威[8]（2019）在《通气超空泡航行体非定常运动多相流动特性数值研究》文中研究指明通气超空泡技术采用主动通气的方式形成包裹水下航行体全部或大部分表面的空泡,大幅度地减小了航行体的摩擦阻力,从而显着提高了水下航行体的运动速度,其应用价值已受到国内外学者的广泛关注。自20世纪中期以来,超空泡技术研究取得了巨大进展,然而仍存在部分科学性问题有待于更深入地研究。超空泡航行体在复杂运动状态下的多相流动特性问题包括:航行体沾湿区域对空泡尾流结构及航行体流体动力特性影响、周期性来流作用对超空泡多相流的影响、航行体转弯运动中空泡与航行体的运动一致性等。这些都是通气超空泡非定常流动研究领域亟需解决的关键科学问题。因此,本文针对通气超空泡典型非定常运动过程中的多相流动特性进行了系统地数值研究,主要研究内容如下:采用VOF多相流模型和RNG k-ε湍流模型,建立了通气超空泡非定常流动的三维计算模型。通过求解多相混合物的雷诺平均Navier-Stokes方程,得到通气超空泡流动中三相介质间的分布关系,并分析流域尺度对计算结果的影响。通过与实验数据对比,验证了数值模拟方法的有效性。基于通气超空泡非定常流动的计算模型,研究了通气超空泡航行体尾流结构的非定常演化过程。分析重力环境压差及航行体（后体）沾湿区域对空泡尾流结构的影响规律;通过对空泡尾部流场压力及涡量分布特性的分析,分别阐明空泡的双涡管和三涡管尾流结构的流动特性;给出空泡尾部涡管内气体质量流量比率、涡管内部涡量及压力的变化规律。基于通气超空泡非定常计算模型结合动态网格技术,建立了周期性来流的数值计算模型,并进行模型验证。数值模拟得到了周期性来流条件下的流场结构,分析流场下游给定流域的波长和波幅分布规律;研究周期性来流作用下通气超空泡非定常多相流动特性,发现超空泡在长波环境中的运动状态更为稳定,超空泡尾部的闭合形式在周期性来流的作用下呈现回射流闭合和双涡管闭合的交替变化;研究周期性来流作用下航行体的空泡形态和流体动力的变化规律。建立了通气超空泡航行体转弯运动的数值计算模型,将数值计算结果与基于Logvinovich独立膨胀原理的结果进行对比,验证了转弯运动模型中采用动态网格技术的有效性。基于转弯运动的计算方法研究了航行体的转向中心位置对沾湿区域的影响和转弯半径对通气超空泡形态及航行体流体动力特性的影响规律;利用空化器对空泡轴线的控制作用,提出使空泡与航行体在转弯运动中更好地保持运动一致性的具体方法,为超空泡航行体高效机动运动研究奠定了基础。
刘磊[9]（2019）在《深海采矿水力提升固液两相流动力学特性研究》文中提出深海矿产资源储量大、品味高,具有巨大的商业开采价值;安全、高效、环保的深海采矿技术是目前海洋资源开发的重要研究课题。如何将数千米深的海底矿石成功输送到海面,是深海采矿系统设计需要解决的关键技术问题之一。水力提升是目前国际上广泛认同、最具实用潜力的深海矿石输送方式:海底矿石以海水为输送介质,在提升管道内上升水流的作用下向上运动,最终矿石被提升到水面。由于深海矿石尺寸大、密度高、传输距离长,因而对提升管道内矿石、流体形成的固液两相流动力学特性的研究是深海矿石安全、高效输送的基本保证,具有实际工程意义。目前国内外学者对深海采矿水力提升固液两相流进行了大量的试验研究,分析了管道内颗粒的沉降及浮游运动、压力损失以及输送性能等,为工程应用提供了参考。然而,现有的研究对矿石-流体-管壁的相互作用规律、管道内颗粒和流体的局部动力学特征等关键科学问题的分析尚显不足。本文针对深海采矿水力提升管道内的固液两相流,综合采用物理试验与数值模拟方法,一方面对少量颗粒在管道上升流中的运动进行分析,揭示颗粒-流体-壁面之间的相互作用规律,另一方面从管道内的固液两相流入手,分析管道内颗粒运动特征、分布规律和流体流动特性,为工程实践提供有价值的参考。基于直接数值模拟方法,对比了圆球在无界流场中自由下落与固定绕流的不同受力特性;模拟了不同雷诺数下圆球自由下落过程,分析了4种不同下落轨迹及圆球周围流场形态。研究了圆球在不同直径的管道内静止流体中的下落形式,阐述了管壁对圆球阻力系数和周围流场的影响规律。进一步,采用直接数值模拟方法研究了圆球在管道上升流中的运动,分析了不同管道雷诺数下圆球的运动轨迹、滑移速度、径向平衡位置以及流场结构;发现了不同流速、颗粒-流体密度比、管径-粒径比条件下圆球的不同运动形式,结合圆球周围流场结构对颗粒-流体的流固耦合作用进行了深入分析。基于直接数值模拟方法,研究两圆球在上升管流中的运动规律及周围的流场结构。比较了两球在静水和上升流中的拖曳-接触-翻转过程,详细分析了该过程中两球周围的流动形态以及圆球-流体之间的相互作用,揭示了两球在流体中的相互影响规律。此外,对不同流速、管径-粒径比、两球粒径比以及初始释放位置条件下两球与周围流场的相互作用进行了研究,为粗颗粒固液两相流的研究提供理论基础。建立深海采矿垂直管道水力提升的物理模型试验装置,综合采用高速图像采集以及计算机视觉方法,发展了管道内颗粒的局部浓度、速度的测量方法。试验分析了颗粒局部浓度、流体局部流速对颗粒速度以及滑移速度的影响规律:相比于局部浓度,局部流速对颗粒运动的影响更加明显;局部流速增大,颗粒滑移速度先增大后减小,颗粒速度明显增大;局部浓度增大,颗粒滑移速度略有减小,运动速度略有增大。基于计算流体动力学-离散元方法,对球形颗粒在管道中的水力提升进行数值模拟。文中详细验证了数值模拟方法的准确性,为水力提升的机理研究和工程应用分析提供了新的思路和方法。基于工程应用中的初步设计参数,本文分析了管道内颗粒局部浓度、速度、滑移速度等随时间的变化规律及其沿管道轴向和径向的分布规律;给出颗粒速度以及滑移速度的概率密度函数;总结归纳管道内的瞬时、时间平均的流场分布特征;对输送流速、给料浓度、颗粒密度、颗粒直径以及级配进行参数敏感性分析,提出合理的输送参数建议。在数值模拟的基础上,提出颗粒输送速度、滑移速度、局部浓度的半理论半经验计算公式,并与数值模拟和试验结果进行对比,验证了计算公式的准确性。总结和归纳水力提升的压力损失以及固液两相流与壁面的切应力计算方法。基于数值模拟,分析了低流速下管道内颗粒的不同运动形态;通过物理模型试验观测管道内塞状物的形成与演变,分析管道内段塞流、堵塞现象。总之,本文以深海采矿水力提升为背景,分别从少量颗粒与流体的流固耦合作用、多颗粒固液两相流动力学特性两个角度出发,对水力提升进行了基础理论研究以及工程应用分析;对试验中固液两相流局部特性的测量分析方法做了探索和改进;提出采用计算流体动力学-离散元方法对水力提升中颗粒动力学行为和流体流动特性进行模拟和分析;根据数值和试验结果建立了颗粒提升速度、滑移速度以及局部浓度的分析预报方法,为深海采矿水力提升的工程应用提供了有价值的参考。
王煜凯[10]（2019）在《面向大型客机后体减阻的多涡系致力机理研究》文中研究指明大型客机的减阻研究关乎其经济性和环保性,是当前研制和未来可持续发展的重要主题,因而得到了国家重点基础研究发展计划（973计划）“大型客机减阻机理和方法研究”的支持。大型客机的涡系结构复杂,与其在巡航及高升力布局下的阻力有着密切的关系。但是,其后机身涡系的结构特征、阻力产生机理、测算方法及减阻手段目前仍不清楚、不完善。因此,本文欲通过对后体涡系的深入研究,揭示出涡系结构生长、演化及相互作用产生的拓扑结构与阻力变化之间的耦合机理,从而为大型客机减阻设计方法提供有效的理论依据。围绕上述要求,本文相应开展了后体涡系的相互作用机理研究,在此基础上探索涡致阻力的产生机理,并对后体涡流发生器的减阻机理及设计方法进行了探究。具体工作如下:第一,本文利用IDDES数值模拟方法,对构造的后体单涡对和多涡对流进行了精细化流动显示和定性的涡现象学研究。在此基础上,利用风洞2D-PIV试验和涡量-流函数二维数值模拟相结合的方法,建立了同转向涡对的相互作用运动学模型。通过改变雷诺数、环量比和径向分离距比,本文探究了涡运动学参量的变化规律。该相互作用主要由两个关键的无量纲参数控制,即环量比和分离距比,分别从0.65变化至3.25以及0.12到0.35。基于相干涡对总环量的雷诺数范围为1.42×104至9.47×104。第二,为揭示上述相干涡对的致力机理,本文建立了表征相互作用的涡量环模型,进而基于涡量矩定理建立了后体涡对相互作用与涡致阻力的定量化关系。结果发现,涡致力即升力和涡致阻力与涡强及涡量环的包围面积的时间变化率成正比,其中包围面积受到自诱导和互诱导产生的垂向和横向涡洗速度的影响。具体而言,线性的系统总升力不受瞬时涡相互作用影响并保持时不变,而非线性的系统（多个同向涡对）总涡致阻力是天然依赖于时间的。此外,每个反向涡对产生的升力和涡致阻力也是非定常的。Betz和Maskell尾迹积分模型被用来与其进行比较分析,传统的诱导阻力这里可以看作是无涡相互作用的涡致阻力的定常情况。第三,基于上述机理研究,本文利用RANS数值模拟方法,在大型客机翼-身-尾组合体模型上探索安装涡流发生器（组）的减阻机理与设计方法。本研究通过改变涡流发生器的安装位置、安装攻角,调节了涡强比和涡分离距比,探究了不同后体涡系与后体所受涡致阻力之间的耦合关系,利用涡对相互作用机理实现了后体涡流发生器减阻。上述研究为合理设计涡流发生器进行流控、实现减阻提供了涡动力学上的理论依据。基于上述研究,本文在以下两点取得了一定的创新性进展:第一,初步揭示了大型客机后体涡系的相互作用机理,建立了描述涡相互作用的涡量环模型,并基于涡量矩定理揭示了涡致阻力的产生机理。第二,将上述研究理论,初步应用于大型客机后体涡流发生器设计中,取得了一定的涡致阻力减阻效果。
二、边界拟合坐标涡量-流函数绕物体流动计算（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、边界拟合坐标涡量-流函数绕物体流动计算（论文提纲范文）
（1）环雾状流涡街测量特性与稳定性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 单相旋涡脱落研究现状 |
| 1.2.1 涡街形成机制 |
| 1.2.2 旋涡脱落特性 |
| 1.2.3 钝体尾迹稳定性 |
| 1.3 两相流型及流动参数 |
| 1.3.1 气(汽)液两相流型 |
| 1.3.2 环雾状流及流动参数 |
| 1.4 两相旋涡脱落研究现状 |
| 1.4.1 两相涡街失稳特性 |
| 1.4.2 两相涡街“过读”特性 |
| 1.4.3 两相涡街过读关联式 |
| 1.5 问题的提出及研究架构 |
| 1.6 本文的创新点 |
| 1.7 本文的组织 |
| 第2章 载颗粒两相涡街动力学与稳定性分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于CFD的涡街尾迹动力学分析 |
| 2.2.1 控制方程与数值方案 |
| 2.2.2 颗粒在涡中的输运特性 |
| 2.2.3 颗粒对尾迹流场的影响 |
| 2.3 基于O-S方程的尾迹稳定性分析方法 |
| 2.3.1 局部绝对/对流不稳定理论 |
| 2.3.2 O-S方程的数值求解 |
| 2.3.3 算例及验证 |
| 2.4 载颗粒两相涡街失稳机制分析 |
| 2.4.1 载颗粒两相O-S稳定性方程 |
| 2.4.2 绝对/对流不稳定区分布 |
| 2.4.3 整体稳定性与涡街失稳 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于CWT脊方法的两相涡信号稳定性分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验装置与测量技术 |
| 3.2.1 环雾状流实验装置 |
| 3.2.2 液膜分离与计量技术 |
| 3.2.3 图像法液滴参数测量 |
| 3.3 基于CWT的脊提取方法 |
| 3.3.1 小波脊线理论 |
| 3.3.2 脊提取验证 |
| 3.4 涡信号稳定性分析 |
| 3.4.1 涡信号低频调制特性 |
| 3.4.2 周期稳定性与猝发特性 |
| 3.5 脊平均特征提取方法 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 环雾状流涡街频率特性过读建模 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 环雾状流涡街过读物理模型 |
| 4.2.1 过读主影响因素分析 |
| 4.2.2 两相斯特劳哈尔数建模 |
| 4.3 雾状流涡街过读CFD研究 |
| 4.3.1 控制方程 |
| 4.3.2 数值方案 |
| 4.3.3 频率过读特性分析 |
| 4.4 环雾状流涡街过读模型实验验证 |
| 4.4.1 干气工况仪表特性标定 |
| 4.4.2 液滴参数测量与估计 |
| 4.4.3 湿气工况过读特性分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于涡街频率特性过读补偿的湿气流量测量 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 结合幅值模型的湿气过读补偿与流量测量 |
| 5.2.1 两相涡街信号幅值建模 |
| 5.2.2 湿气测量模型 |
| 5.3 结合频率波动的湿气过读补偿与流量测量 |
| 5.3.1 两相涡街信号脊波动特性 |
| 5.3.2 湿气测量模型 |
| 5.4 两种测量模型的比较与讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 基于非侵入压力波动测量的涡街互相关流量计 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 高频响压力传感器设计 |
| 6.2.1 探头-变送器系统频响特性 |
| 6.2.2 微型高频压力传感器设计 |
| 6.3 相关测速取压位置优化 |
| 6.3.1 涡强度与质量 |
| 6.3.2 传感器间距 |
| 6.4 改进的对流速度估计算法 |
| 6.4.1 参数设置与信号预处理 |
| 6.4.2 改进的渡越时间估计算法 |
| 6.5 基于波动压力测量的宽量程涡街互相关流量计 |
| 6.6 基于波动压力测量的涡街互相关湿气流量测量 |
| 6.6.1 夹带率分析 |
| 6.6.2 对流系数建模 |
| 6.6.3 湿气测量模型 |
| 6.7 本章小结 |
| 第7章总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 存在的问题及展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和科研情况说明 |
| 附录A 主要符号说明 |
| 附录B 切比雪夫离散矩阵及坐标变换 |
| 致谢 |
（2）基于结构系综理论的Rayleigh-Bénard热对流相似解及传热标度律（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 认识湍流 |
| 1.1.1 湍流理论与湍流模拟 |
| 1.1.2 湍流射流以及大尺度分离结构的传热以及同伦 |
| 1.2 湍流热对流系统研究 |
| 1.2.1 Rayleigh-Bénard热对流实验与数值模拟 |
| 1.2.2 Rayleigh-Bénard热对流理论研究 |
| 1.3 结构系综框架下的湍流认识 |
| 1.3.1 结构系综理论框架 |
| 1.3.2 结构系综理论的成果 |
| 1.4 结构系综观点性下Rayleigh-Bénard热对流研究 |
| 1.5 本文章节框架介绍 |
| 第二章 直接数值模拟方法 |
| 2.1 控制方程与边界条件 |
| 2.1.1 控制方程 |
| 2.1.2 控制参数 |
| 2.2 数值计算方法与计算平台 |
| 2.2.1 数值计算方法 |
| 2.2.2 计算平台 |
| 2.3 网格与参数设置和数据统计 |
| 2.3.1 网格与参数设置 |
| 2.3.2 平均场数据库 |
| 2.4 结果展示及比较验证 |
| 2.4.1 瞬时场及统计平均场定性分析 |
| 2.4.2 Nu数、热流与边界层分布 |
| 2.4.3 方程平衡性验证 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 大尺度结构的自相似多层结构模型 |
| 3.1 角涡的构成与特征 |
| 3.1.1 角涡的边界层及主流区特征 |
| 3.1.2 角涡的滑移面特征 |
| 3.2 角涡主流区的同伦相似解模型 |
| 3.2.1 同伦的定义 |
| 3.2.2 角涡同伦模型的边界与中心函数 |
| 3.2.3 角涡同伦模型的相似变量 |
| 3.2.4 角涡同伦模型的相似解 |
| 3.2.5 同伦模型参数的Ra数效应 |
| 3.3 角涡边界层的多层结构相似解 |
| 3.3.1 速度边界层的结构系综理论 |
| 3.3.2 角涡速度边界层的结构系综理论以及参数演化 |
| 3.3.3 与Falkner-Skan边界层的对比 |
| 3.3.4 角涡温度边界层 |
| 3.4 相似模型的验证 |
| 3.5 角涡的标度律分析 |
| 3.5.1 Re_(cr)数与温度边界层厚度λ_(θ _cr)标度律 |
| 3.5.2 运动-传热耦合标度律模型 |
| 3.6 大尺度环流的同伦模型 |
| 3.6.1 大尺度环流的同伦相似解 |
| 3.6.2 基于同伦模型的压力预测 |
| 3.6.3 同伦高阶相似解 |
| 3.7 小结 |
| 第四章 基于结构系综理论的二维局部流动自相似解 |
| 4.1 风剪切区斜射流模型 |
| 4.1.1 斜射流动力学相似性 |
| 4.1.2 斜射流传热分布及标度律 |
| 4.2 羽流发射区边界层相似解及传热标度律 |
| 4.2.1 羽流发射区温度边界层解 |
| 4.2.2 羽流发射区传热标度律模型 |
| 4.3 逆压梯度剪切区边界层相似解及传热标度律 |
| 4.3.1 大尺度环流耦合的边界层相似解 |
| 4.3.2 基于湍流普朗特数不变性的传热标度律 |
| 4.4 整体传热标度律模型 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 基于结构系综理论的速度和温度边界层Pr数效应研究 |
| 5.1 二维和三维流场的Pr数效应 |
| 5.1.1 平均流场特性分析 |
| 5.1.2 统计量分析 |
| 5.2 流向平均速度剖面与温度剖面的Pr数效应 |
| 5.2.1 流向平均速度剖面分析 |
| 5.2.2 流向平均温度剖面分析 |
| 5.3 局部区域内速度剖面与温度剖面的Pr数效应 |
| 5.3.1 剪切区速度剖面分布 |
| 5.3.2 羽流发射区温度剖面分布 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 主要完成工作与结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 未来工作的展望 |
| 参考文献 |
| 附录A SED应力长测量过程 |
| 附录B 大尺度分离结构参数确定程序 |
| 博士期间发表和完成的论文 |
| 致谢 |
（3）基于涡量原理的草鱼幼鱼游泳行为及其动力学特性研究（论文提纲范文）
| 内容摘要 |
| abstract |
| 选题依据及意义 |
| 国内外文献资料综述 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究内容与技术路线 |
| 2 涡量、尾涡结构及涡动力学的计算原理 |
| 2.1 PIV技术的研究理论 |
| 2.2 .涡量的研究理论 |
| 2.3 尾涡结构的研究理论 |
| 2.4 涡动力学的研究理论 |
| 3 草鱼幼鱼的运动学研究 |
| 3.1 实验装置与方法 |
| 3.2 静水条件下草鱼幼鱼动力学参数获取与分析 |
| 3.3 不同游泳模式下鱼体运动学的变化 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 静水条件下草鱼幼鱼的动力学特征 |
| 4.1 草鱼幼鱼周身的涡量场及压力场特征分析 |
| 4.2 草鱼幼鱼周身的受力分析 |
| 4.3 草鱼幼鱼推进效率分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 动水条件下草鱼幼鱼的动力学特征 |
| 5.1 动水实验装置与方法 |
| 5.2 动水条件下鱼体运动学参数获取与分析 |
| 5.3 动水条件下草鱼幼鱼周身受力分析 |
| 5.4 动水条件下草鱼幼鱼的耗氧量分析 |
| 5.5 动水条件下草鱼幼鱼的推进效率 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 :攻读硕士学位期间发表的部分学术论着 |
| 致谢 |
（4）基于马格纳斯效应的轮轨式风力机的结构设计和三维模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 风能与风力发电 |
| 1.1.1 风能的应用 |
| 1.1.2 风力发电的主要形式 |
| 1.2 基于马格纳斯效应的垂直轴风力机 |
| 1.2.1 马格纳斯效应与马格纳斯升力 |
| 1.2.2 基于马格纳斯效应的风力机在国内外研究现状 |
| 1.3 马格纳斯风力机的数学模型与运动特性 |
| 1.3.1 柱状叶片的数学模型及其升力 |
| 1.3.2 马格纳斯效应的最大化 |
| 1.3.3 垂直轴风力机中马格纳斯升力极限及叶片转速的关系 |
| 1.4 常见风力发电机的风能利用率 |
| 1.5 本课题研究内容及意义 |
| 第2章 风力机模型小车的结构设计及控制系统 |
| 2.1 设计任务 |
| 2.1.1 电机的选取 |
| 2.1.2 联轴器的设计 |
| 2.2 轴的设计及计算 |
| 2.2.1 车轮轴设计计算 |
| 2.2.2 叶片轴设计计算 |
| 2.3 滚动轴承的选取校核 |
| 2.3.1 车轮轴的轴承 |
| 2.3.2 叶片轴的轴承 |
| 2.4 模型小车控制系统分析与设计 |
| 2.4.1 模型小车控制方案简述 |
| 2.4.2 AT89C51单片机 |
| 2.4.3 鉴相电路 |
| 2.4.4 计数的扩展 |
| 2.4.5 中断系统 |
| 2.5 轮轨式马格纳斯风力机的风能利用率 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 马格纳斯风力机动态失速现象和功率修正 |
| 3.1 数值模拟方法 |
| 3.1.1 动态失速现象 |
| 3.1.2 动态失速数值模拟 |
| 3.2 数值计算方案 |
| 3.2.1 控制方程 |
| 3.2.2 边界条件 |
| 3.2.3 有限单元离散 |
| 3.2.4 单元影响矩阵 |
| 3.2.5 牛顿线性化 |
| 3.2.6 算法 |
| 3.3 湍流模型及模拟结果 |
| 3.3.1 标准k-e模型 |
| 3.3.2 带旋流修正的k-e模型 |
| 3.3.3 模拟过程与结果 |
| 3.4 流管膨胀模型与功率计算修正 |
| 3.4.1 流管膨胀模型 |
| 3.4.2 模拟计算结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 马格纳斯风力机单叶片三维数值模拟仿真分析 |
| 4.1 研究方法简介 |
| 4.2 计算前处理过程 |
| 4.2.1 计算域网格生成 |
| 4.2.2 计算模型的简化 |
| 4.2.3 计算条件设置 |
| 4.3 计算求解器设置 |
| 4.3.1 静止单叶片绕流 |
| 4.3.2 旋转单叶片绕流 |
| 4.4 计算后处理 |
| 4.4.1 静止单叶片绕流模拟后处理结果及分析 |
| 4.4.2 旋转单叶片绕流模拟后处理结果及分析 |
| 4.4.3 旋转单叶片的残差曲线图、压力云图、速度云图和速度矢量图 |
| 4.4.4 升阻力系数监测及收敛值 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 马格纳斯风力机流场数值计算分析 |
| 5.1 多运动参考系模型 |
| 5.1.1 多参考系模型(MRF) |
| 5.1.2 滑移网格模型 |
| 5.2 马格纳斯风力机流场和计算模型 |
| 5.3 FLUENT模拟计算前处理设置 |
| 5.3.1 模型设置、网格生成、Models设置等 |
| 5.3.2 定义运动区域 |
| 5.3.3 边界条件设置 |
| 5.3.4 求解参数、初始化、迭代步数设置 |
| 5.4 MRF模型和SMM模型的后处理结果及分析 |
| 5.4.1 速度云图和速度矢量图 |
| 5.4.2 压力云图 |
| 5.5 风力机组单叶片特殊位置下数值计算 |
| 5.5.1 压力云图和速度云图 |
| 5.5.2 升阻力系数监控 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 本文的工作总结 |
| 6.2 本文的主要创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录 A |
| 附录 B |
| 在读期间发表的学术论文及研究成果 |
| 致谢 |
（5）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 |
（6）黄河宁夏典型河段及水库水动力与水质数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 概述 |
| 1.2.2 水流数学模型研究现状 |
| 1.2.3 泥沙数学模型研究现状 |
| 1.2.3.1 动床阻力 |
| 1.2.3.2 水流挟沙力 |
| 1.2.3.3 推移质输沙率 |
| 1.2.3.4 恢复饱和系数 |
| 1.2.3.5 泥沙扩散系数 |
| 1.2.4 水质数学模型研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第二章 地形的前处理 |
| 2.1 图像拼接技术 |
| 2.1.1 SURF特征点检测 |
| 2.1.1.1 积分图像 |
| 2.1.1.2 Hessian矩阵 |
| 2.1.2 SURF特征描述 |
| 2.1.3 特征匹配 |
| 2.1.4 图像配准 |
| 2.1.5 图像融合 |
| 2.1.6 实验结果和分析 |
| 2.2 图像边缘检测 |
| 2.2.1 数学形态学基本运算 |
| 2.2.2 多尺度数学形态学的边缘检测 |
| 2.2.2.1 数学形态学的边缘检测 |
| 2.2.2.2 多尺度数学形态学的边缘检测 |
| 2.2.2.3 本文算法描述 |
| 2.2.3 实验结果和分析 |
| 2.3 DXF文件生成结果 |
| 2.4 KML文件生成结果 |
| 2.5 地形文件生成结果 |
| 2.6 小结 |
| 第三章 网格剖分技术 |
| 3.1 网格的分类 |
| 3.2 Delaunay三角化法网格的生成 |
| 3.2.1 Delaunay三角化法的原理 |
| 3.2.2 Delaunay三角化法网格生成的算法 |
| 3.2.3 Delaunay三角化法网格的关键问题 |
| 3.2.4 Delaunay三角化法网格剖分的步骤 |
| 3.2.5 Delaunay三角化法网格剖分的实现 |
| 3.3 网格地形插值技术 |
| 3.3.1 地形数据的获取 |
| 3.3.2 基于散点的网格地形插值 |
| 3.3.3 基于数字高程模型的网格地形插值 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 水沙水质数学模型 |
| 4.1 三维水沙水质数学模型 |
| 4.1.1 水流运动方程 |
| 4.1.2 泥沙输移方程 |
| 4.1.3 水质变化方程 |
| 4.2 平面二维水沙水质数学模型 |
| 4.2.1 水流运动方程 |
| 4.2.2 泥沙输移方程 |
| 4.2.3 水质变化方程 |
| 4.3 控制方程的通用形式 |
| 4.3.1 三维水沙水质数学模型控制方程的通用形式 |
| 4.3.2 平面二维水沙水质数学模型控制方程的通用形式 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 控制方程的离散和求解 |
| 5.1 离散方法的概述 |
| 5.2 通用控制方程的离散 |
| 5.2.1 常用的离散格式 |
| 5.2.1.1 中心差分格式(Central Differencing Scheme,CDS) |
| 5.2.1.2 一阶迎风格式(First Order Upwind Scheme,FUS) |
| 5.2.1.3 混合格式(Hybrid Scheme,HS) |
| 5.2.1.4 指数格式(Exponential Scheme,ES) |
| 5.2.1.5 乘方格式(Power Law Scheme) |
| 5.2.1.6 二阶迎风格式(Second Order Upwind Scheme,SUS) |
| 5.2.1.7 QUICK格式 |
| 5.2.2 常用离散格式的性能对比 |
| 5.2.3 二维和三维通用控制方程的离散 |
| 5.2.3.1 二维和三维问题的控制体积 |
| 5.2.3.2 二维和三维问题的离散方程 |
| 5.3 离散方程的求解 |
| 5.3.1 流场数值计算的主要方法 |
| 5.3.2 基于同位网格的SIMPLE算法 |
| 5.3.2.1 交错网格和同位网格 |
| 5.3.2.2 动量方程的离散 |
| 5.3.2.3 速度修正方程 |
| 5.3.2.4 压力修正方程 |
| 5.3.2.5 欠松弛技术 |
| 5.3.2.6 同位网格上SIMPLE算法的计算步骤 |
| 5.3.3 基于非结构网格的SIMPLEC算法 |
| 5.3.3.1 SIMPLEC算法 |
| 5.3.3.2 通用控制方程在非结构网格上的离散 |
| 5.3.3.3 动量方程的离散 |
| 5.3.3.4 速度修正方程 |
| 5.3.3.5 压力修正方程 |
| 5.3.3.6 非机构网格上SIMPLEC算法的计算步骤 |
| 5.3.4 离散方程组的求解 |
| 5.3.5 定解条件 |
| 5.3.5.1 初始条件 |
| 5.3.5.2 边界条件 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 大柳树-沙坡头河段水沙运移数值模拟 |
| 6.1 大柳树-沙坡头河段实测数据分析 |
| 6.1.1 断面地形的分析 |
| 6.1.2 泥沙粒径的分析 |
| 6.2 大柳树-沙坡头河段平面二维水沙运移数值模拟 |
| 6.2.1 河段地形及网格划分 |
| 6.2.2 初始边界条件 |
| 6.2.3 模型的验证 |
| 6.2.3.1 水流运动数值模拟结果的验证 |
| 6.2.3.2 河床变形数值模拟结果的验证 |
| 6.2.4 模拟结果及分析 |
| 6.2.4.1 水流运动数值模拟 |
| 6.2.4.2 河床变形数值模拟 |
| 6.3 大柳树-沙坡头河段三维水沙运移数值模拟 |
| 6.3.1 河段地形及网格划分 |
| 6.3.2 初始边界条件 |
| 6.3.3 模型的验证 |
| 6.3.3.1 平面流场数值模拟结果的分析 |
| 6.3.3.2 断面流场数值模拟结果的验证 |
| 6.3.3.3 横向流速数值模拟结果的分析 |
| 6.3.3.4 输沙特性的分析 |
| 6.3.4 模拟结果及分析 |
| 6.3.4.1 水流运动数值模拟 |
| 6.3.4.2 河床变形分析 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 鸭子荡水库水流运动和水质对流扩散数值模拟 |
| 7.1 鸭子荡水库断面实测数据分析 |
| 7.2 鸭子荡水库平面二维水流运动数值模拟 |
| 7.2.1 水库地形及网格划分 |
| 7.2.2 初始边界条件 |
| 7.2.3 模型的验证 |
| 7.2.4 模拟结果及分析 |
| 7.2.4.1 类型1的模拟结果及分析 |
| 7.2.4.2 类型2的模拟结果及分析 |
| 7.2.4.3 类型3的模拟结果及分析 |
| 7.2.4.4 类型4的模拟结果及分析 |
| 7.3 鸭子荡水库水质实测数据分析 |
| 7.4 鸭子荡水库三维水质对流扩散数值模拟 |
| 7.4.1 水库地形及网格划分 |
| 7.4.2 初始边界条件 |
| 7.4.3 模型的验证 |
| 7.4.4 模拟结果及分析 |
| 7.4.4.1 类型1的模拟结果及分析 |
| 7.4.4.2 类型2的模拟结果及分析 |
| 7.4.4.3 类型3的模拟结果及分析 |
| 7.4.4.4 类型4的模拟结果及分析 |
| 7.5 小结 |
| 第八章 结论和展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文猷 |
| 致谢 |
| 个人简介 |
| 博士期间科研成果 |
（7）考虑风屏障遮风作用和列车风效应的车桥系统振动分析（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 风屏障遮风效应的研究现状 |
| 1.3 列车风效应的研究现状 |
| 1.4 风车桥理论进展 |
| 1.4.1 车桥系统风荷载研究现状 |
| 1.4.2 车桥耦合振动研究现状 |
| 1.4.3 风-车-桥系统研究现状 |
| 1.5 本文主要内容及研究思路 |
| 1.6 本章小结 |
| 第2章 风屏障对车桥系统振动特性影响的实验研究 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 风屏障遮风效应的风洞实验研究 |
| 2.2.1 实验概况 |
| 2.2.2 试验模型 |
| 2.2.3 试验方法 |
| 2.3 车辆静力三分力系数分析 |
| 2.3.1 测压数据处理方法 |
| 2.3.2 风屏障高度和透风率影响 |
| 2.3.3 风屏障位置的影响 |
| 2.3.4 行车位置的影响 |
| 2.3.5 线路结构形式的影响 |
| 2.4 桥梁静力三分力系数分析 |
| 2.4.1 测力数据处理方法 |
| 2.4.2 风屏障高度和透风率的影响 |
| 2.4.3 风屏障位置的影响 |
| 2.4.4 行车位置的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 列车风和自然风联合作用下车桥系统风场的数值分析 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 计算流体力学基本理论 |
| 3.2.1 基本控制方程 |
| 3.2.2 湍流模型 |
| 3.2.3 流场计算的主要数值方法 |
| 3.2.4 列车运动的实现 |
| 3.3 考虑列车实际运动的车桥系统计算模型 |
| 3.3.1 模型尺寸 |
| 3.3.2 网格划分和边界条件 |
| 3.3.3 风场特性监测点的设置 |
| 3.3.4 CFD数值模型的验证 |
| 3.4 列车风场的研究 |
| 3.4.1 动车模型与静车模型对比 |
| 3.4.2 列车车速对列车风场的影响 |
| 3.5 联合风场的研究 |
| 3.5.1 联合风速分析 |
| 3.5.2 列车车速对联合风场的影响 |
| 3.5.3 横风风速对联合风场的影响 |
| 3.5.4 联合风场的流场分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 考虑列车风效应的风-车-桥系统动力分析模型 |
| 4.1 榇述 |
| 4.2 车辆模型 |
| 4.2.1 车辆模型基本假定 |
| 4.2.2 车辆运动方程 |
| 4.3 桥梁模型 |
| 4.4 风荷载模型 |
| 4.4.1 脉动风场的数值模拟 |
| 4.4.2 静风荷载 |
| 4.4.3 抖振风荷载 |
| 4.5 轮轨相互作用模型 |
| 4.5.1 轨道不平顺 |
| 4.5.2 竖向密贴模型 |
| 4.5.3 简化的Kalker濡滑理论 |
| 4.6 系统运动方程的建立和求解 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 考虑风屏障和列车风效应的车桥系统振动及列车运行安全性分析 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 行车安全性及平稳性评价指标 |
| 5.2.1 行车安全性评价指标 |
| 5.2.2 行车平稳性评价指标 |
| 5.3 计算参数的确定 |
| 5.4 考虑列车风效应的车桥系统动力响应分析 |
| 5.4.1 列车风场中车辆运行安全性和平稳性分析 |
| 5.4.2 联合风场中车辆运行安全性和平稳性分析 |
| 5.5 考虑风屏障和列车风效应的车桥系统动力响应分析 |
| 5.5.1 考虑风屏障的列车-桥梁系统动力响应分析 |
| 5.5.2 风屏障对桥上列车安全性和桥梁动力响应的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 本文主要工作及结论 |
| 6.1.1 主要工作 |
| 6.1.2 主要结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 进一步研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（8）通气超空泡航行体非定常运动多相流动特性数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的和意义 |
| 1.1.1 课题背景 |
| 1.1.2 研究的目的和意义 |
| 1.2 通气超空泡多相流问题 |
| 1.3 通气超空泡多相流研究现状 |
| 1.3.1 实验研究 |
| 1.3.2 数值研究 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 通气超空泡非定常流动计算模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 多相流动计算方法 |
| 2.2.1 基本控制方程 |
| 2.2.2 湍流模型 |
| 2.2.3 壁面函数 |
| 2.2.4 空化模型 |
| 2.2.5 通气空泡流动模型验证 |
| 2.3 动态网格技术 |
| 2.4 无关性验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 通气超空泡航行体非定常多相尾流特性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 弗劳德数对超空泡尾流结构的影响 |
| 3.3 攻角对超空泡尾流结构的影响 |
| 3.4 通气超空泡尾部多相流场结构特性 |
| 3.4.1 空泡内部压力分布 |
| 3.4.2 尾部纵平面流动特性 |
| 3.4.3 尾部横截面流动特性 |
| 3.5 通气超空泡尾部多相流场演化特性 |
| 3.5.1 双涡管尾流演化特性 |
| 3.5.2 三涡管尾流演化特性 |
| 3.6 涡管内流参数 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 周期性来流作用下通气超空泡多相流场特性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算模型及验证 |
| 4.3 周期性来流的影响范围 |
| 4.4 周期性来流作用下超空泡形态特性 |
| 4.5 周期性来流作用下超空泡尾部闭合形式 |
| 4.6 周期性来流作用下超空泡航行体多相流动特性 |
| 4.6.1 空泡形态非定常特性 |
| 4.6.2 航行体流体动力非定常特性 |
| 4.6.3 沾湿区域升力特性 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 超空泡航行体转弯运动非定常多相流场特性 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 计算模型验证与简化 |
| 5.3 航行体转向中心对沾湿区域影响 |
| 5.3.1 沾湿区域位置差异 |
| 5.3.2 沾湿区域形成原因 |
| 5.4 航行体转弯运动的流场特性 |
| 5.4.1 空泡尾部闭合形态 |
| 5.4.2 沾湿区域压力分布 |
| 5.5 航行体转弯运动的流体动力特性 |
| 5.6 提高空泡与航行体转弯运动一致性的方法 |
| 5.6.1 侧滑角的定义 |
| 5.6.2 侧滑角对空泡轴线的影响 |
| 5.6.3 侧滑角速度对空泡轴线的影响 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（9）深海采矿水力提升固液两相流动力学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 垂直管道水力输送研究 |
| 1.2.2 管道内固液两相流研究 |
| 1.2.3 现有工作的不足和亟待解决的问题 |
| 1.3 本文研究工作 |
| 1.3.1 研究内容和研究方法 |
| 1.3.2 各章简介 |
| 1.3.3 创新性 |
| 1.4 本章小结 |
| 第二章 基础理论与数值模拟方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 流体力学基础理论 |
| 2.2.1 控制方程 |
| 2.2.2 主要无因次参数 |
| 2.2.3 层流、湍流以及边界层 |
| 2.2.4 圆管内流动 |
| 2.3 计算流体动力学 |
| 2.3.1 计算流体动力学方法 |
| 2.3.2 重叠网格及移动计算域 |
| 2.3.3 刚体六自由度运动 |
| 2.3.4 多物体碰撞求解 |
| 2.4 固液两相流基础理论 |
| 2.4.1 固液两相流理论模型简述 |
| 2.4.2 控制方程 |
| 2.4.3 颗粒受到流体力分析 |
| 2.4.4 颗粒碰撞 |
| 2.5 计算流体动力学-离散元方法 |
| 2.5.1 CFD和DEM的耦合过程介绍 |
| 2.5.2 颗粒受力模拟 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 单颗粒在流场中的运动规律研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 圆球在无界流场中的下落规律研究 |
| 3.2.1 数值模拟介绍 |
| 3.2.2 结果分析与讨论 |
| 3.3 圆球在管道内流场中的运动规律研究 |
| 3.3.1 数值模拟介绍 |
| 3.3.2 结果分析与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 两颗粒在管流中的运动规律研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 数值模拟介绍 |
| 4.2.1 计算域与边界条件 |
| 4.2.2 计算参数无因次化 |
| 4.2.3 网格和时间步长收敛性分析 |
| 4.2.4 数值方法验证 |
| 4.2.5 计算工况 |
| 4.3 结果分析与讨论 |
| 4.3.1 两颗粒在Poiseuille流中的相互作用分析 |
| 4.3.2 流动速度u_m对圆球运动的影响 |
| 4.3.3 管径-粒径比γ对圆球运动的影响 |
| 4.3.4 圆球粒径比d_r对圆球运动的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 多颗粒在管流中动力学特性试验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 试验装置 |
| 5.2.1 提升系统 |
| 5.2.2 测量系统 |
| 5.2.3 颗粒模型 |
| 5.3 试验工况 |
| 5.4 数据处理与分析 |
| 5.4.1 流量测量 |
| 5.4.2 局部浓度测量 |
| 5.4.3 颗粒速度测量 |
| 5.5 试验结果 |
| 5.5.1 颗粒速度、滑移速度与局部浓度、局部流速之间的关联 |
| 5.5.2 误差分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 多颗粒在管流中动力学特性数值模拟研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 数值模拟介绍 |
| 6.2.1 数值模拟算例 |
| 6.2.2 网格、时间步长收敛性分析 |
| 6.2.3 数值模拟方法验证 |
| 6.2.4 计算工况 |
| 6.3 结果分析与讨论 |
| 6.3.1 颗粒的运动特性 |
| 6.3.2 提升速度、给料浓度对颗粒运动特性的影响 |
| 6.3.3 颗粒尺寸对颗粒的运动特性影响 |
| 6.3.4 颗粒级配对颗粒的运动特性影响 |
| 6.3.5 颗粒密度对颗粒运动特性的影响 |
| 6.4 对工程实践的指导 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 深海采矿水力提升性能分析 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 颗粒输送速度、滑移速度及局部浓度:数值模拟结果应用 |
| 7.2.1 颗粒输送速度 |
| 7.2.2 颗粒滑移速度 |
| 7.2.3 管道内局部浓度预报 |
| 7.3 压力损失及管道切应力 |
| 7.4 提升效率及能耗计算 |
| 7.5 管道堵塞分析 |
| 7.6 本章小结 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 主要研究内容及主要结论 |
| 8.2 创新性及主要贡献 |
| 8.3 进一步研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 攻读学位期间参与的项目 |
| 攻读学位期间申请的专利和软件 |
（10）面向大型客机后体减阻的多涡系致力机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.1.1 面向飞机涡系的涡动力学研究的重要性 |
| 1.1.2 飞机及机身减阻研究的背景与意义 |
| 1.1.3 后体涡系结构相互作用及其致力机理研究的意义 |
| 1.2 国内外研究现状及存在问题 |
| 1.2.1 飞机尾迹涡的研究进展 |
| 1.2.2 飞机减阻原理及方法的研究进展 |
| 1.2.3 涡致力机理的研究进展 |
| 1.2.4 现有研究存在的问题及其研究趋势 |
| 1.3 主要工作与创新点 |
| 1.3.1 研究思路与研究方案 |
| 1.3.2 研究目标 |
| 1.3.3 主要创新点 |
| 1.4 研究内容及章节安排 |
| 第二章 研究方法 |
| 2.1 物理模型 |
| 2.2 商用CFD计算方法 |
| 2.3 风洞试验与数值延伸方法 |
| 2.3.1 风洞试验设置 |
| 2.3.2 试验基的数值模拟 |
| 2.4 方法的准确性验证 |
| 2.4.1 CFD计算方法的准确性验证 |
| 2.4.2 试验-数值联合研究方法的验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 后体涡系的相互作用机理研究 |
| 3.1 后体涡系的结构特征 |
| 3.1.1 复杂流场中漩涡的定义 |
| 3.1.2 后体涡系的拓扑结构及其演化特征 |
| 3.2 后体涡系的涡对建模 |
| 3.2.1 后体涡系的试验捕获 |
| 3.2.2 后体涡系的理论建模与数值模拟 |
| 3.3 后体涡系的相互作用运动学机理 |
| 3.3.1 后体涡系相互作用的理论建模 |
| 3.3.2 后体涡系相互作用的涡心轨迹表征 |
| 3.3.3 后体涡系相互作用的涡心速度表征 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 后体涡系的涡致阻力产生机理研究 |
| 4.1 空气动力的分解原理与方法 |
| 4.1.1 压力级——近壁面积分 |
| 4.1.2 结构级——尾迹积分法、涡量矩定理或流体冲量定理 |
| 4.1.3 因果级——边界涡量流理论 |
| 4.2 基于尾迹积分法的后体涡系涡致阻力机理研究 |
| 4.3 基于涡量矩定理的后体涡系涡致力机理研究 |
| 4.3.1 后体涡系的涡致阻力产生机理 |
| 4.3.2 后体涡系相互作用的涡量环模型 |
| 4.3.3 基于涡量矩定理的涡量环致力模型 |
| 4.3.4 相互作用模式分类相图 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 后体涡流发生器的减阻机理研究 |
| 5.1 涡流发生器的减阻机理 |
| 5.1.1 涡对相互作用及其致力机理 |
| 5.1.2 边界涡量流理论 |
| 5.2 涡流发生器的设计方法 |
| 5.2.1 几何参数、安装位置、周向角和安装攻角 |
| 5.2.2 网格划分策略与计算条件 |
| 5.3 涡流发生器的减阻效果 |
| 5.3.1 后体涡系的结构特征 |
| 5.3.2 后体压力系数分布及附近流线 |
| 5.3.3 后体涡致阻力减少效果评估 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.1.1 主要结论 |
| 6.1.2 创新点 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 与硕士学位论文相关的已录用的论文 |
四、边界拟合坐标涡量-流函数绕物体流动计算（论文参考文献）
- [1]环雾状流涡街测量特性与稳定性研究[D]. 李金霞. 天津大学, 2020
- [2]基于结构系综理论的Rayleigh-Bénard热对流相似解及传热标度律[D]. 周文丰. 北京大学, 2020
- [3]基于涡量原理的草鱼幼鱼游泳行为及其动力学特性研究[D]. 张永年. 三峡大学, 2020(06)
- [4]基于马格纳斯效应的轮轨式风力机的结构设计和三维模拟[D]. 宋奇. 南京师范大学, 2020(03)
- [5]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)
- [6]黄河宁夏典型河段及水库水动力与水质数值模拟研究[D]. 黄凌霄. 宁夏大学, 2019(02)
- [7]考虑风屏障遮风作用和列车风效应的车桥系统振动分析[D]. 王玉晶. 北京交通大学, 2019(01)
- [8]通气超空泡航行体非定常运动多相流动特性数值研究[D]. 王威. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
- [9]深海采矿水力提升固液两相流动力学特性研究[D]. 刘磊. 上海交通大学, 2019(06)
- [10]面向大型客机后体减阻的多涡系致力机理研究[D]. 王煜凯. 上海交通大学, 2019(06)