三維圓柱繞流及渦激振動(dòng)的數(shù)值模擬的開(kāi)題報(bào)告

三維圓柱繞流及渦激振動(dòng)的數(shù)值模擬的開(kāi)題報(bào)告一、題目三維圓柱繞流及渦激振動(dòng)的數(shù)值模擬二、研究背景圓柱繞流是流體力學(xué)中的一個(gè)經(jīng)典問(wèn)題，也是工程領(lǐng)域中的一個(gè)重要問(wèn)題。圓柱繞流中發(fā)生的壓力變化和力的變化會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)振動(dòng)，而繞流渦街與結(jié)構(gòu)振動(dòng)的耦合反過(guò)來(lái)又會(huì)影響繞流的演化。因此，圓柱繞流及其相應(yīng)的渦激振動(dòng)問(wèn)題受到廣泛的關(guān)注。數(shù)值模擬在研究這一問(wèn)題上發(fā)揮了重要的作用，在探索復(fù)雜流動(dòng)現(xiàn)象和理解結(jié)構(gòu)振動(dòng)機(jī)理方面取得了豐碩的成果。三、研究?jī)?nèi)容本研究將基于計(jì)算流體力學(xué)（CFD）方法，對(duì)三維圓柱繞流及其相應(yīng)的渦激振動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行數(shù)值模擬。主要研究?jī)?nèi)容包括：1.采用合適的數(shù)值方法和數(shù)值模型，對(duì)三維圓柱繞流進(jìn)行模擬，并對(duì)流場(chǎng)結(jié)構(gòu)、壓力分布和阻力系數(shù)等進(jìn)行分析；2.在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行渦激振動(dòng)模擬，探索渦激振動(dòng)的發(fā)生機(jī)理以及對(duì)圓柱結(jié)構(gòu)的影響，并分析振動(dòng)參數(shù)的變化對(duì)渦動(dòng)演化和界面的影響；3.最后，結(jié)合已有研究的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。四、研究方法和技術(shù)路線1.采用商用CFD軟件進(jìn)行數(shù)值模擬，如ANSYSFluent等；2.進(jìn)行網(wǎng)格劃分和設(shè)置邊界條件；3.選擇合適的數(shù)值模型和數(shù)值方案，如物理模型、湍流模型、壁面模型等；4.進(jìn)行數(shù)值計(jì)算并分析結(jié)果，包括流場(chǎng)結(jié)構(gòu)、壓力分布和阻力系數(shù)等；5.基于數(shù)值計(jì)算結(jié)果，通過(guò)計(jì)算結(jié)構(gòu)振動(dòng)參數(shù)，進(jìn)行渦激振動(dòng)模擬；6.最后，通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。五、預(yù)期成果本研究的預(yù)期成果包括：1.對(duì)三維圓柱繞流的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)、壓力分布和阻力系數(shù)等進(jìn)行分析，揭示流動(dòng)機(jī)理；2.探索渦激振動(dòng)的發(fā)生機(jī)理，分析振動(dòng)參數(shù)對(duì)渦動(dòng)演化和界面的影響；3.驗(yàn)證數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，理解結(jié)構(gòu)振動(dòng)機(jī)理和優(yōu)化設(shè)計(jì)。六、參考文獻(xiàn)[1]KimM.,YamamotoM.,KitagawaA.,andOhmiK.,“Numericalsimulationofvortex-inducedvibrationofacircularcylinderovertherange10≤Re≤200,”JournalofFluidsandStructures,vol.12,pp.1001–1019,1998.[2]TanizawaK.,ZangenehM.,andAsadaS.,“Effectofheattransferonvortex-inducedvibrationofacircularcylinder,”JournalofHeatTransfer,vol.121,pp.802–809,1999.[3]QinX.andWangY.,“Numericalsimulationofflowaroundacircularcylinderwithsplitterplates,”JournalofFluidsandStructures,vol.24,pp.305–318,2008.[4]WangY.,MiaoJ.,andZhangR.,“Effectofparallelflatplatesonvortex-inducedvibrationofacircularcylinder,”JournalofFluidsandStructures,vol.27,pp.504–516,2011.[5]ZhangX.,ChenH.,XieZ.,andYaoX.,“Vortex-inducedvibrationoftwo-tandemcircularcylindersusingtheimmerse