钝体绕流流场的数值计算与分析开题报告

 2022-01-05 08:01

全文总字数:6025字

1. 研究目的与意义(文献综述)

1.1研究课题的目的及意义

钝体是流动环境中常见的工程结构,在流场中加入钝体后,流场的流动状态会发生很大的转变。而圆柱绕流作为典型的钝体绕流,普遍的存在于自然界和工程中。无论是水流经桥墩、码头高桩、海底运输管线、海洋立管、海洋钻井平台,还是陆上结构物(如桥梁上的缆索)等实质都是圆柱绕流问题。除了此类固定体外,还有移动的钝体,如有一定外形的交通运输工具,在运动过程中某个部件与大气或其他介质的相对运动的也可简化为圆柱绕流。

此类问题涉及到社会生产的方方面面,有很多学者在进行有关的深入研究。圆柱绕流一般会产生漩涡脱落并诱发流体的脉动载荷与结构振动,从而发生涡激振动现象。当振动严重时,会对结构物本身造成疲劳等结构破坏,圆柱绕流所产生的尾流特性直接关系到圆柱绕流体的受力状态,不合理的设计会降低其寿命甚至导致工程事故的发生。尤为著名的事故例子如1940年11月7日美国华盛顿州塔克马海峡吊桥风振致毁(项海帆,葛耀君,2007[1]。具体原因是空气绕流形成的卡门涡街引发了桥梁共振,造成了极大的损失。外界大气或水流在圆柱体周围流过时,阻力和升力会影响结构的受力状况,因此研究圆柱绕流的特性对水工机械、流体设备和市政设施的结构强度设计具有很高的指导意义。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

针对圆柱结构开展流动的数值模拟与分析,分析边界层的演化规律及其他流动特征。在此基础上完成学位论文的写作准备答辩。

目标:初步掌握计算流体力学中有限容积法的基本原理,学习三维制图软件ug以及ansys中的icemcfd和fluent模块,并能够应用上述软件完成建立三维钝体结构的几何模型、网格划分及其流场的数值计算。

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3. 研究计划与安排

2020年02月24日至2020年06月10日。其中前三周为毕业设计调查(实习),通过调查完成文献综述报告和开题报告,通过后进入实质设计阶段,最后一周半为教师评阅及学生答辩。具体时间安排如下:

第一、二、三周

(02月24日~03月15日)

确定论文选题,收集课题有关资料,对课题进行详细的了解分析,查看大量的文献。在老师的指导下,完成论文开题报告,填写毕业论文任务书,大量收集论文资料,理清论文思路,将关于论文的想法与导师进行交流,根据导师的建议和自己的分析理解,发现论文构思的不足之处,对论文思路进行完善。并完成下发的外文翻译。

第四、五周

(03月16日~03月29日)

正式开始论文工作,撰写中英文摘要,阐述论文写作背景和选题所要解决的问题,并基本构造好论文总体框架。

第六、七周

(03月30日~04月13日)

在查阅大量文献,运用多种研究方案,并加之认真思考创作的基础上,基本完成初稿。

第八周至毕业

论文工作结束

(04月14日~06月10日)

根据学院的进度安排,在导师的指导下完成论文初稿修改,形成终稿,装订成册上交学院,同时为毕业论文答辩做准备工作。

4. 参考文献(12篇以上)

[1]项海帆 ,葛耀君.现代桥梁抗风理论及其应用[j].力学与实践.2007.01.1-13.

[2]武玉涛, 任华堂 ,夏建新.圆柱绕流研究进展及展望[j].水运工程.2017.02.19-26 56.

[3]吴言超 ,陆晓峰.低雷诺数圆柱绕流特性的数值模拟[j].大庆石油学院学报.2011.05.73-78 119-120.

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