一、VIRTUAL GRID AND NAVIER-STOKES COMPUTATION FOR CONTROL-SURFACE（论文文献综述）
石伏龙,陆德顺,辛建建[1]（2021）在《均匀流中交错布置形式下双体振荡仿生 推进器的数值模拟》文中认为基于自主开发的直角网格浸入边界法计算平台,数值模拟单体、及并列交错布置形式的仿生推进器水动力特征问题。基于时间半隐式有限差分法在固定直角网格上求解不可压缩Navier-Stokes方程,结合径向基函数虚拟网格法尖锐施加动界面边界条件。采用该方法在三套网格上模拟单体、并列仿生鱼形推进器在不同振荡频率下的绕流问题,验证本方法模拟多个柔性动界面绕流的精度和可靠性。并分析仿生推进器表面的受力情况及相应的尾涡流场结构,重点考察仿生推进器表面阻力转化为推力时的临界频率,阐明推力的生成机制,为新型海洋工程推进器设备提供理论支撑。
梁杨,王军利,李托雷,雷帅[2]（2020）在《基于非重合滑移网格方法的轿车地面效应分析》文中研究表明针对轿车行驶时轿车底部和地面存在的复杂流场干扰情况,数值模拟了不同地面边界条件、不同离地高度下轿车的地面效应。采用非定常Navier-Stokes方程作为控制方程,利用基于虚拟网格的非重合滑移网格来模拟地面和轿车之间的相对运动。模拟结果表明:固定地面由于地面附面层厚度的影响,导致轿车升力及阻力系数计算偏差较大;移动地面边界条件下随着离地高度的增大,轿车阻力系数减小,升力系数非单调变化。文中研究结果可为高速轿车安全性设计提供一定的理论参考。
辛建建,石伏龙[3]（2020）在《基于直角网格的多相流模型模拟楔形体由自由入水》文中提出本文基于自主开发的直角网格多相流模型模拟不同砰击速度下的楔形体自由入水砰击问题。数值模型基于时间半隐式有限差分法在固定直角网格上求解不可压缩Navier-Stokes方程,一个径向基函数虚拟网格法尖锐施加动边界边界条件,梯度增量level set （GALS）方法通过同时演化level函数和其梯度向量以捕捉强非线性自由表面。采用该方法在三套网格上模拟了二维楔形体自由入水问题取得了良好的网格收敛性,验证了本文方法的精度和可靠性。本文方法在细网格上计算得到的砰击压力相比边界元方法更接近于试验数据。砰击载荷从零迅速增加到最大值,然后当楔形体表面完全浸入水中时降低到一个稳定值。另外,研究了不同砰击速度对砰击载荷和自由表面形态的影响,当前方法证明能合理预报砰击载荷和捕捉大变形自由表面如射流和流体分离。
张建涛[4]（2020）在《不可混溶液滴正碰动力学过程的数值模拟研究》文中提出液滴碰撞现象广泛存在于自然界和工业应用之中。虽然前人已经对液滴碰撞问题做了大量研究,但前人主要局限于相同组分液滴的碰撞,缺少对不可混溶液滴碰撞的定量研究。因此本文采用自适应网格的三相扩散界面方法进行数值模拟,着重研究了两个相同大小不可混溶液滴正碰后的对称演化与非对称演化。主要内容可以分为以下三个部分:（1）发展了基于自适应网格加密技术和并行计算技术的三相扩散界面方法。我们利用开源软件包PARAMESH实现了基于网格块的自适应网格方法和基于MPI通讯协议的并行计算功能。通过气泡上升算例验证了程序的收敛性,通过与复合液滴铺展及管道中三相流动这两个问题的解析解进行对比验证了程序的准确性,最后通过使用不同加密等级和不同计算核心数模拟了液滴撞击液池的问题,给出了并行化后程序的总体性能。（2）对不可混溶液滴正碰的对称演化进行了数值模拟研究。我们改变液滴的韦伯数We以及两个液滴间液-液界面表面张力系数与液滴和环境气体间气-液界面表面张力系数之比λσ1,探究了液滴惯性和界面在液滴相互作用中所起到的影响。基于对碰撞液滴的相态学观察以及能量转化的分析,提出了等效表面张力系数σ*,利用等效表面张力系数σ*,理论预测了碰撞液滴的液膜厚度,最大伸展时间和最大伸展直径,揭示了液滴惯性和界面所起的作用,理论预测与数值模拟结果符合得较好。对于不可混溶液滴正碰的对称演化,我们数值模拟发现了液滴粘附模态和液滴分离模态,针对这两种模态,利用等效表面张力系数σ*和前人的能量理论,给出了不同模态之间转化的临界条件,理论与数值模拟结果相符合。（3）对不可混溶液滴正碰的非对称演化进行了数值模拟研究。通过改变液滴的韦伯数We以及两个液滴与环境气体间气-液界面的表面张力系数比λσ2,发现了六种模态:即穿透模态、包裹模态、粘附模态、回弹模态、夹断模态和反射分离模态。在液滴碰撞后伸展过程,发现了液滴的最大伸展直径随着表面张力系数比λσ2的增长出现非单调的变化,通过两个液滴在达到最大伸展时的液滴形态和相对位置,解释了最大伸展直径非单调变化出现的原因。利用所提出的等效表面张力系数σ*,理论预测了两个液滴最大伸展直径之比,理论预测与数值模拟结果符合得较好。对于液滴的最大伸展时间和最大伸展直径,我们发现无论液滴是否包裹另一相液滴,两者之间存在尺度率关系。最后还发现了液滴达到最大伸展时两个液滴的接触面积与表面张力系数比λσ2存在的线性关系。
万嘉伟[5]（2020）在《龙格-库塔法数值求解基于有限体积的不可压Navier-Stokes方程和流固耦合问题》文中进行了进一步梳理本文以求解非交错网格上不可压Navier-Stokes（N-S）方程以及多相（即由流体子系统及其动网格和结构子系统组成的）流固耦合问题为研究对象,以有限体积法为基础,研究探讨其中所涉及的数值求解问题和方法。不可压N-S方程属于低速流体（流速小于0.3马赫）运动控制方程,其一般形式在数学上为偏微分方程。针对N-S方程的数值求解可分为两步:首先,选用一种合适的离散方法（如有限差分法,有限体积法和有限元法）对方程在计算域内进行空间离散,从而得到计算域内各个离散点上的速度微分方程和压力代数方程,这些离散点构成了计算网格;然后,时域求解经空间离散得到的微分方程和代数方程系统,获得离散点上速度和压力在不同时刻的数值解。经有限差分法、有限元法或交错网格上的有限体积法离散得到的不可压N-S方程可被视为指标2微分代数系统（数学上,同时包含微分方程和代数方程的系统被称为微分代数系统,并引入指标概念来区别不同类型的微分代数系统。常见的微分代数系统有指标1、指标2和指标3三种。指标数越高,其对应的微分代数系统越复杂）。但是,在工程应用中,非交错网格上的有限体积法被更广泛的应用。而经非交错网格上的有限体积法离散得到的不可压N-S方程是无法被直接认定为指标2微分代数系统。这是因为,在进行空间离散时,需要添加动量插值这一特殊操作来得到非交错网格单元界面上的离散速度场。单元界面上的离散速度场作为一个新参变量,与网格单元中心上的离散速度场和压力场,共同参与到N-S方程的空间离散过程中来。动量插值的插值格式最先由Rhie和Chow提出。在现有研究中,动量插值对空间离散后N-S方程的微分代数属性的影响从未被探究过。该影响若不明确,将无法有效分析时间离散方法在求解基于非交错网格和有限体积法的不可压N-S方程时的精度。此外,动量插值在的数值上实现的难易程度与时间离散格式的复杂程度也息息相关（例如,对于基于龙格-库塔法的时间离散格式,动量插值需消耗大量的计算资源）。针对以上问题,本文首先提出了一种新的动量插值格式。该动量插值格式具有区别于其它格式的两个显着特点:1、插值对象是半离散（即仅经过空间离散）的N-S方程而非完全离散的方程;2、插值前,需对N-S方程中的对流项和扩散项按特定的格式进行拆分和重组,此特定格式依赖于定义在网格单元界面上的系数。采用本文新提出的动量插值格式,经空间离散后的不可压N-S方程可被严格认定为指标2的微分代数问题。本文还对新动量插值格式的精度、收敛性以及它能否在静止或运动网格上维持恒定均匀流的流场状态依次进行了检验。依据以上提及的N-S方程数值求解步骤,本文的第二大研究问题为:时域求解经空间离散得到的微分方程和代数方程系统（即微分代数问题的求解）。这一求解步所运用的数值方法被称为时间离散方法（或时间积分方法）。N-S方程的计算域可以是静止的,也可以随边界的运动而变化。在后一种情况中,如果运动边界为可变形或移位的结构体与流体的接触面,那么在对N-S方程进行空间离散的同时还需要引入结构运动方程以及适应于运动边界的网格运动方程,这便是前述的多相流固耦合系统。通过时域求解该系统,可以获得流体和结构在不同时刻的响应。常用的微分代数问题数值求解方法包括多步法和龙格-库塔法两大类。与多步法相比,龙格-库塔法具有精度高、稳定性强、可自适应时间步长和自启动等优点。值得一提的是,多步法和龙格-库塔法最初都是为了求解常微分问题而提出。微分代数问题与常微分问题具有不同的性质,且前者求解难度更高。同一数值方法在常微分问题和不同指标的微分代数问题中的局部精度和整体收敛阶次都有可能不同。现有研究还没有广泛认识到空间离散后的N-S方程属于微分代数问题而非常微分问题这一事实,许多研究默认数值方法在常微分问题中的局部和整体误差阶数与其在时域求解N-S方程时的局部和整体误差阶数一致。从应用角度来看,基于向后差分的多步法在开源和商业计算流体力学软件中被广泛运用,而龙格-库塔法在求解N-S方程中的应用研究仍然停留在学术层面。而且,学术界对于具体哪些类型的龙格-库塔法更适合于N-S方程的时域求解,以及如何简单高效的使用它们尚未达成共识。基于以上原因,本文以求解不可压N-S方程和流固耦合问题为目标,对现有的龙格-库塔法进行了改进和创新,进而构建具有低内存占用,易实现和高阶收敛等优点的数值求解方法。具体研究内容包括一下三个方面:（1）以静止网格上的半离散不可压N-S方程为求解对象,将其视为特殊的指标2微分代数问题,提出了一种新的隐式龙格-库塔法。与传统方法相比,该方法能够显着提高计算效率以及压力数值解在非定常速度边界问题中的整体误差的收敛阶次。在所有隐式龙格-库塔法中,满足stiff-accurate条件的对角隐式龙格-库塔（DIRK）法因其计算量偏小等特点而更具有优势。当半离散不可压N-S方程的真实解存在且光滑,本文新提出的方法能够使DIRK格式求得的速度和压力数值解均按经典阶数（即DIRK法在常微分问题中的局部精阶数）收敛。在此方法的基础上,本文进一步构建了两类低内存占用的满足stiff-accurate条件的DIRK格式,从而减少内存消耗。（2）以动网格上的半离散不可压N-S方程和多相流固耦合问题为求解对象,本文提出了一种特殊类型的分离式龙格-库塔法（命名为含显式子步的分离对角隐式龙格-库塔法,简称PEDIRK法）。该方法由一般的分离式龙格-库塔法衍变而来。PEDIRK法改善了现有对角隐式类型的龙格-库塔法在一般非线性指标2微分代数问题中的收敛性。分离式龙格-库塔法区别于一般的龙格-库塔法,这种方法通过引入一组额外的龙格-库塔系数和子步微分分量来实现更高精度的求解。同样,本文也为该方法提供了低内存占用且便于动量插值的数值格式,从而进一步提升计算效率。（3）研究探讨不同类型的龙格-库塔方法导出的离散N-S方程求解问题。N-S方程对流项的非线性,以及速度与压力的耦合效应给方程的求解带来了困难。本文将研究点放在如何突破这些难点,建立能在计算效率、求解精度以及软件模块化三项因素中取得良好平衡的迭代求解算法。本文还讨论分析了离散N-S方程的求解残差对数值解整体误差收敛性的影响。以上提出的龙格-库塔法和创建的具体格式不仅可以用于求解N-S方程和流固耦合问题,还可用于求解数学领域一般的微分代数问题。最后,本文开展了三项数值算例,用以检验新提出的动量插值格式以及龙格-库塔法的精度和收敛性。第一组算例采用不同的边界条件和空间离散格式对若干雷诺数下二维的泰勒格林漩涡进行模拟。第二组算例为振动圆柱的绕流问题。其中,圆柱振动模式分为垂直来流向的简谐振动,以及顺来流向和垂直来流向的耦合自由振动。第三组算例为理想平板颤振导数识别。通过以上数值算例,本文所提出的一系列方法的收敛性都被一一验证。
李廷伟[6]（2020）在《基于数据驱动的稀薄非平衡流非线性本构方程研究》文中研究说明随着人类航空航天事业的蓬勃发展,临近空间逐步成为世界各国争夺的战略制高点。与传统空气动力学相比,临近空间空气动力学表现出复杂的多尺度非平衡特征。数值计算理论和计算机软硬件技术的大发展推动了计算流体力学的快速进步,针对不同流域逐渐形成了一系列较为成熟的单一尺度数值模拟计算方法,如连续流Navier-Stokes（NS）方程求解器,稀薄流直接模拟蒙特卡洛方法（DSMC）等,但这些方法目前仍存在各自的应用局限性,对多尺度共存流动描述能力有限。近年来,随着计算能力的进一步加强、流场数据精度不断提高与流场数据量不断增加,机器学习方法在流体力学,尤其是复杂流体非线性系统不确定性建模方面崭露头角,表现出巨大的发展潜力。本文在适用于连续流的Navier-Stokes（NS）方程和同时适用于多尺度流动的统一气体动理论格式（UGKS,Unified Gas-kinetic Scheme）方法的研究基础上,提出一种基于数据驱动的稀薄非平衡流非线性本构方程（DNCR,Data-driven Nonlinear Constitutive Relations）求解方法。该方法将采用Navier-Stokes方程与UGKS方法数值模拟流场计算结果作为数据集。基于非平衡流动特征参数以机器学习的方法对Navier-Stokes方程的线性热流项和应力项进行非线性修正,最终通过耦合数据驱动的非线性本构关系求解宏观守恒方程得到待预测状态稀薄非平衡流动数值解。与传统稀薄过渡流计算方法相比,此方法在典型状态下具有与UGKS较为一致的计算精度,同时能够保证与NS方程在同一量级的计算效率。DNCR方法的实现首先需要对Navier-Stokes方程求解器与统一气体动理论UGKS数值计算方法进行程序实现与验证并在此基础上开展热流/应力项与流场特征参数的非线性回归关系建模及非线性修正耦合求解方法研究。同时针对回归关系模型精度提升,开展了不同流场特征参数选取方法、不同非线性回归模型及其参数调优研究。最后针对典型非平衡多尺度流动特征算例对DNCR方法的计算精度与计算效率进行了初步评估。初步仿真结果表明,基于数据驱动的稀薄非平衡流非线性本构方程及其计算方法在多尺度非平衡流计算精度与计算效率方面表现出较为出色的能力,为稀薄气体动力学理论与数值方法的未来发展提供了一种新的思路。
朱敏[7]（2020）在《铝镁贫氧推进剂燃烧特性对冲压发动机工作性能影响研究》文中研究指明固体火箭冲压发动机（Solid Rocket Ramjet,SRRJ）是一种先进的吸气式动力推进装置,具有比冲大、射程远、结构简单且可靠性高等优势,适用于超音速巡航的各类炮弹和导弹系统。上世纪50年代新型高能复合推进剂的成功研制,为促进冲压发动机应用发展奠定了技术基础。为了进一步提高固体燃料的比冲,综合考虑能量密度、易着火性、毒性和贮存量等多方面因素,镁、铝等金属颗粒被添加到复合推进剂的配方中。SRRJ具有燃气发生器、进气道和后台阶等特征结构,实际内流场具有明显的三维湍流特性,特别是伴随微米级金属颗粒群运动和燃烧的多相耦合情况,目前主要采用实验观察与测量的方法进行研究分析。本文针对这类复杂问题,发展了一套跨尺度多相反应耦合数值求解器（Coupled Multiphase Reacting Phenomena Solver,CMRPS）,结合先进实验技术及地面直连式冲压发动机热车试验系统,仿真模拟和实验研究了铝镁贫氧推进剂燃烧特性对冲压发动机工作性能的影响。本文主要研究工作如下:（1）开发了二维/三维的跨尺度多相反应耦合数值求解器CMRPS,包含气相、固相和离散相三个独立模块,具有数值模拟湍流气力输运的稠密/稀疏气固两相耦合反应问题的仿真研究能力。气相模块基于有限体积法（Finite Volume Method,FVM）实现,综合考虑湍流、混合多组分、化学反应动力学和热力学等问题,通过源项方法与固相和离散相进行耦合,实现非定常迭代计算。固相模块主要用于计算复合推进剂内部热传导过程,通过大小相同的热通量和边界温度实现热耦合（Conjugate Heat Transfer,CHT）关联计算,求解固体域热能分布及燃面温度。微米级金属颗粒群运动和燃烧过程的追踪方法具体由离散相当地实际体积分数决定,基于Eulerian方法的双流体模型（Two Fluid Model,TFM）适用于研究稠密气固两相流,而对应稀疏颗粒轨道追踪问题的仿真模拟采用基于Lagrangian方法的离散单元方法（Discrete Element Model,DEM）。最后结合多个经典算例,对CMRPS仿真模拟结果的可靠性和准确性进行了验证分析。（2）考虑真实冲压发动机内流场的强迫对流复杂环境影响,研究微米级镁颗粒的微观定性火焰模态转变,并分析拟合了多类因素综合确定的单颗粒瞬时燃速和火焰总持续时间的定量公式。一方面,颗粒直径和环境参数（压强、温度及氧浓度）都会影响镁颗粒的燃烧波温度分布;静态下各向同性的镁颗粒火焰形貌同时还受到强迫对流效应的显着影响,随着相对速度的持续增大相关火焰模态由全包络,经过渡态向曳尾态转变,最终甚至可能导致熄火。分析单颗粒瞬时燃速和火焰总持续时间受到上述多类因素的综合影响,依据138项数值研究工况的仿真结果,基于最小二乘法提出了多变量共同作用的定量拟合公式。（3）搭建密闭耐高温高压激光点火实验台,包括高速摄像机、红外测温仪、钨铼微热电偶和高频测试系统等,研究分析了某铝镁贫氧推进剂的近燃面区初始分解燃烧特性。结合CMRPS双流体算法和16组分16基元反应动力学简化模型开展仿真模拟,对流固耦合传热过程及近燃面区火焰结构进行了研究分析。研究发现在冲压发动机地面试验工作压强范围内,Vielle和Summerfield提出的两种半经验公式都能很好地拟合该铝镁贫氧推进剂的压强-燃速关系。基于流固热耦合算法仿真模拟工况压强0.60 MPa的大气氛围中的燃面温度为1044 K,与实验值误差约4.4%。深入分析不同压强和氧浓度条件下的近燃面区火焰结构及主要反应组分分布,发现燃烧波温度曲线具有双平台特性。机理分析是因为受到环境状态参数影响的混合组分的化学反应路径和剧烈程度差异,表现为近燃面区流场高温组分扩散及其火焰对固体推进剂热反馈的综合现象。（4）通过基于Eulerian-Lagrangian模型建立的CFD-DEM气固模块双向耦合算法,研究微米级铝颗粒群补燃室射流燃烧的稀疏气固两相流的宏观耦合特性,追踪分析了离散相的运动弥散分布和燃烧反应过程。研究发现添加了铝颗粒群的耦合两相流较初始单相流场表现出显着的速度滞后和温度超前特征,其综合作用对于提高全局温度和实际推力具有正向意义,但因为存在相间阻力,可能反而会降低流场局部气相速度。进一步对加质铝颗粒群的入射范围、初始温度、直径和质量流率的影响进行了统计计算和定量分析。较好的颗粒群分散程度意味着有更高的气体接触反应机会和更大的传热传质空间,因此有助于提高燃烧效率。入射铝颗粒的初始温度越高、直径越小,着火速度越快,燃烧越容易实现,即意味着在固定长度补燃室的有限驻留时间内能够促进充分反应释放出更多的热量。铝颗粒及其燃烧产物的相变物理反应与燃烧氧化过程一样会显着影响多相流场温度分布,同时必须考虑当地物质组分的实际配比和掺混状态。（5）地面联管热车试验研究验证了以某铝镁贫氧推进剂为燃料的固体火箭冲压发动机全尺寸工作性能,该对称式侧向双路进气的管道火箭冲压发动机试验系统采用多套传感器,测量和记录了空燃比15工况下DRE工作全过程的压强场、温度场和推力等重要参数变化,并对热防护衬层烧蚀现象进行了剖析。受来流的双进气道结构决定,内流场高温区同样呈对称状分布,具有强湍流特性。引入的外界冲压空气在进气道入口上游附近区域形成回流区,在下游附近区域强烈碰撞并进行组分增强掺混,导致当地存在更高的氧浓度且实现二次燃烧。结合CMRPS的CFD-DEM气固模块双向耦合算法,成功仿真模拟了相同试验条件下该DRE内流场中的铝镁颗粒群运动弥散分布规律,捕捉分析了颗粒群燃烧效率及多相反应耦合流场细节等其他特性。最后剖析发现热防护衬层的烧蚀现象与高温燃气分布和颗粒群运动冲刷密切相关,主要存在热化学烧蚀和机械剥蚀两方面因素作用。
张善举[8]（2019）在《波浪在珊瑚礁地形上传播、破碎与增水的数学模型的研究》文中进行了进一步梳理随着珊瑚礁保护和建设的发展,波浪在珊瑚礁的传播和增水计算成为迫切需要解决的热点问题。珊瑚礁海岸的地形条件与普通的近岸地形条件不甚相同,其主要地形特点是极其陡峭的礁前斜坡和大糙率、可渗透的礁面。波浪在珊瑚礁地形上的传播需要考虑强反射、折射、剧烈破碎、礁坪上的强增水和长重力波运动等水动力现象以及大糙率、可渗透的礁面的影响,为数值模拟带来巨大挑战。将已有波浪模型直接应用于珊瑚礁系统依然存在许多问题。在南海南沙人工岛建设中,就引起过防波堤设计水位和设计波高明显偏小的严重问题。因此,寻求或者建立适用于珊瑚礁系统的可靠的波浪数学模型具有重要的现实意义。基于此,本文将重点关注陡峭斜坡珊瑚礁和具有骨架的透空礁面的波浪变形和破碎、礁坪增水,对比研究已有的应用于珊瑚礁环境的三个波浪数学模型可靠性和模拟精度,开展适合陡峭珊瑚礁地形的Boussinesq型波浪数值模型的研究,提出波浪混合破碎模型的改进方法,探讨波浪在具有层状骨架或树枝状骨架的珊瑚体礁面上传播的数学模型。（1）对已有的应用于珊瑚礁环境的三个波浪数学模型（FUNWAVE-TVD、Coulwave和NHWAVE）的可靠性和模拟精度开展对比研究。首先对模型进行理论对比,分析模型间的主要区别和联系。进而采用不同地形、不同波况和不同波浪破碎类型的物理实验对各模型在珊瑚礁地形上的可靠性和模拟精度进行了验证和对比,在数值模拟过程中,为消除NHWAVE的质量线源造波法的不足对对比结果的影响,将质量分布源造波法引入NHWAVE中。数模对比结果表明:所有模型经过率定破碎参数都能较好的模拟波高的沿程变化以及频谱的能量转移;对不同破碎类型,NHWAVE都能准确的模拟礁坪上的波浪增水,FUNWAVE-TVD和Coulwave能准确模拟激破波和崩破波引起的礁坪上的增水,但是会低估卷破波引起的增水;使用涡粘方法处理破碎的波浪模型比使用“混合破碎模型”的波浪模型对陡峭珊瑚礁地形上的波浪破碎模拟效果更好。（2）以上模型各自存在一些不足,特别是对于波浪增水显着的情形会造成计算波高显着偏小。为更好的模拟陡峭珊瑚礁上的波浪传播,建立了适合陡峭珊瑚礁地形的Boussinesq型波浪数值模型。模型选用了更适合陡峭地形的控制方程和数值格式,并采用修正的适合陡峭地形的涡粘方法处理波浪破碎,结合珊瑚礁地形的特点以及数值格式的要求,引入嵌套模型。通过典型算例将所建立的模型与已有的三个波浪数学模型的模拟精度进行了对比,结果表明,本文所建立的模型能更精确的模拟礁前反射,并且能精确的模拟所有破碎类型引起的礁坪上的增水,在陡峭地形上比FUNWAVE-TVD和Coulwave可靠性更强,模拟精度更高。对典型算例,在保证计算精度的前提下,使用嵌套模型可节省约40%时间。（3）提出了“混合破碎模型”的“直接改进法”和“优化改进法”。新方法采用考虑地形变化的破碎判定标准判定破碎,并通过引入循环迭代实现将波高水深比作为判定指标,比原方法中采用波面高程和水深比近似代替波高水深比提高了精度;优化改进法进一步考虑了波浪破碎时的几何特征,可实现破碎指标由波高向波面高程的转化。两种改进方法均无需参数率定,具有较强的实用价值,优化改进法的应用更为方便。将两种改进方法应用于FUNWAVE-TVD,通过与规则波在不同坡度斜坡上传播和破碎的物理实验比较,验证了两种方法的改进效果。结果表明:在陡峭地形上,两种改进方法均无需太精密的网格即可准确的模拟波浪在陡峭地形上的破碎;两种改进方法的模拟精度相当,对于波浪在陡峭地形上破碎的三个典型工况,直接改进法精度提高了12.6%42.5%,优化改进法的精度提高了10.1%40.3%。（4）针对具有层状骨架或树枝状骨架的珊瑚礁海床,以全水的适合地形快速变化的Kim扩展方程为基础,引入多空介质的透空率和阻力,得到下层渗透介质的波浪运动方程;与上层全水的的Kim型波浪运动方程耦合,组成求解波浪在具有层状骨架或树枝状骨架的珊瑚体礁面上传播的控制方程组。使用有限差分法对方程进行离散,模型采用“窄缝法”处理动边界,使用修正的涡粘方法模拟破碎引起的能量耗散建立了波浪模型。通过波浪在透空潜堤上传播和破碎的实验对建立的模型进行了初步验证,并将模型应用于珊瑚礁衰退对礁坪上波浪传播的影响的研究。综上,本文建立了适合陡峭珊瑚礁地形的Boussinesq型波浪数值模型,提出了波浪混合破碎模型的改进方法,该模型和方法通过了对比验证,提高了计算精度,可应用于珊瑚礁保护和建设的波浪研究。同时所初步建立的在具有层状骨架或树枝状骨架的珊瑚体礁面上波浪传播数学模型对深入开展珊瑚礁波浪模型和珊瑚礁波浪规律研究具有重要科学意义。
钱龙根[9]（2019）在《气液两相流及激光深熔焊传热与流动直接数值模拟研究》文中进行了进一步梳理气液两相流广泛存在于材料加工领域,深入研究气液两相运动过程中的传热与流动机理,对于理解上述材料加工过程的科学本质、完善材料加工技术具有重要的理论和现实意义。直接数值模拟（Direct Numerical Simulation,简称DNS）方法具有精度高、普适性强等优点,在传统两相流研究领域取得了巨大成功。然而材料加工中的气液两相流涉及复杂的流动、传热、传质和相变过程,同时需要精确地捕捉复杂的界面运动过程,直接数值模拟面临众多挑战。本文将针对上述问题对材料加工领域中的气液两相流DNS方法开展深入研究,研究相应的DNS建模与求解方法,并将其应用于激光深熔焊熔池传热与流动过程的模拟计算。本文首先构建了两相不可压缩流动DNS模型,并基于有限体积法对其进行求解。为考察两相不可压缩流动DNS模型的精度和鲁棒性,本文基于学术界普遍认可的的流动基准测试,对两相不可压缩流动DNS模型进行了验证分析。研究结果表明,本文建立的两相不可压缩流动DNS模型具有求解精度高、数值收敛性好等优点,适用于材料加工中的复杂气液两相流DNS研究。为精确捕捉两相界面的运动变化,本文提出了一种具有高阶界面重构精度的THINC/LS方法（Coupled THINC and Level Set Method）。此方法以高阶多项式的形式从光滑的Level Set场中取回高阶界面,从而有效地改提高了两相界面的求解精度并且能严格地保证物理场的守恒性。为了验证THINC/LS方法的精度和鲁棒性,本文基于学术界普遍认可的界面重构和对流基准测试,对THINC/LS方法进行了验证分析。研究结果表明,本文提出的THINC/LS方法具有高阶界面重构精度、高阶曲率重构精度、子网格分辨率、界面锐度、几何保真度、算法简单、易于编程实现等优点,可精确捕捉材料加工中两相界面的运动变化。为求解材料加工中的传热与相变过程,本文构建了耦合材料相变的两相传热DNS模型,并基于有限体积法对其进行求解。为了验证耦合材料相变的两相传热DNS模型的精度和鲁棒性,本文基于学术界普遍认可的传热基准测试,对耦合材料相变的两相传热DNS模型进行了验证分析。研究结果表明,本文建立的耦合材料相变的两相传热DNS模型具有求解精度高、数值稳定性强等优点,可准确模拟材料加工中复杂的两相传热与相变现象。本文进一步对自然界和工程应用中常见的的气液两相流现象进行了DNS研究,以考察前文所建立的两相传热与流动DNS模型的精度和鲁棒性。数值计算结果表明,本文建立的两相传热与流动DNS模型不仅能够准确地获得两相传热与流动过程中的物理参量,同时还能对其他试验条件下的两相传热与流动过程进行有效的预测。最后,本文对材料加工领域中的激光深熔焊传热与流动过程进行了DNS研究。首先对激光深熔焊中一些特殊的物理现象进行了DNS建模,并考察了模型的精度和有效性。在此基础上,探讨了不同模型因素、不同物理因素、不同材料参数对激光深熔焊熔池传热与流动过程的影响。研究结果表明,热毛细力和反冲压力是引起激光深熔焊熔池自由表面不稳定的关键因素,而表面张力和粘性力则可以改善熔池自由表面的稳定性。通过提高气相热导率和流体粘性,可有效地提高焊接过程的稳定性。上述结论为材料加工领域中的两相传热与流动DNS研究提供了重要的理论依据和数据支撑。本文以材料加工中的气液两相流为应用背景,以激光深熔焊熔池传热与流动过程为突破口,通过对气液两相流动及激光深熔焊熔池传热与流动的DNS研究,旨在突破和解决DNS方法在材料加工领域中的应用壁垒,为两相DNS技术在材料加工领域中的成功应用打下坚实基础。
潘学浩[10]（2019）在《高超声速飞行器气动热数值预示与在线辨识方法》文中提出高超声速飞行器研制中,对气动加热的研究是十分关键的。本文针对高超声速气动热环境,着重研究了气动热的数值预示方法和飞行试验中的在线辨识方法。本文首先对气动热的数值预示手段展开研究,详细介绍了气动热数值计算的流程与方法。应用数值仿真手段对典型外形的表面气动热进行计算,并与实验数据进行对比验证。然后研究了表面热流辨识技术,针对简单一维热传导,建立相应的辨识模型和算法,设计典型的热流加载形式进行仿真,并在考虑测量误差条件下对算法的抗噪性进行验证。针对三维热流辨识,在一维辨识基础上引入人工神经网络修正方案,设计算例验证了三维效应修正方法的有效性。考虑实际高超声速飞行中的复杂热流环境,开展流固耦合气动热环境辨识。分别针对钝头体和平板凸起物两个典型外形,通过流固耦合传热的非定常计算,得到结构表面的气动热变化和内壁温度变化,将热流辨识的方法应用于结构严重受热区域的气动热辨识。本文的仿真算例验证结果表明所建立的高超声速气动热数值预示方法和在线辨识模型算法是准确有效的,对于工程应用有一定的指导意义。
二、VIRTUAL GRID AND NAVIER-STOKES COMPUTATION FOR CONTROL-SURFACE（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、VIRTUAL GRID AND NAVIER-STOKES COMPUTATION FOR CONTROL-SURFACE（论文提纲范文）
（2）基于非重合滑移网格方法的轿车地面效应分析（论文提纲范文）
| 引言 |
| 1 轿车地面效应计算模型 |
| 2 流场求解技术 |
| 2.1 非重合滑移网格技术 |
| 2.2 控制方程 |
| 3 轿车地面效应研究 |
| 3.1 地面效应模拟方法验证 |
| 3.2 轿车地面效应计算网格 |
| 3.3 数值模拟结果及分析 |
| 4 结论 |
| 专家推荐语 |
（4）不可混溶液滴正碰动力学过程的数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 液滴碰撞的对称演化 |
| 1.2.2 液滴碰撞的非对称演化 |
| 1.3 本文主要研究工作 |
| 第二章 研究方法 |
| 2.1 三相扩散界面数值方法 |
| 2.1.1 扩散界面模型 |
| 2.1.2 流动控制方程 |
| 2.1.3 表面张力模型 |
| 2.2 多相润湿边界条件 |
| 2.3 方程离散和程序推进 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 自适应网格加密技术 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 自适应网格方法 |
| 3.2.1 自适应网格方法的分类 |
| 3.2.2 层次化的自适应网格加密技术 |
| 3.2.3 四叉树的自适应网格加密技术 |
| 3.3 PARAMESH介绍 |
| 3.3.1 数据操作 |
| 3.3.2 加密放粗准则 |
| 3.3.3 全局守恒性 |
| 3.4 并行计算方法 |
| 3.5 数值验证 |
| 3.5.1 程序收敛性验证 |
| 3.5.2 程序准确性验证 |
| 3.5.3 总体性能 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 不可混溶液滴正碰对称演化的数值模拟研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 物理问题和数学描述 |
| 4.3 程序收敛性验证 |
| 4.4 程序实验验证 |
| 4.5 计算结果和讨论 |
| 4.5.1 流动特征 |
| 4.5.2 等效表面张力系数 |
| 4.5.3 液膜厚度 |
| 4.5.4 最大伸展时间 |
| 4.5.5 最大伸展直径 |
| 4.5.6 流动模态与相图 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 不可混溶液滴正碰非对称演化的数值模拟研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 物理问题和数学描述 |
| 5.3 程序收敛性验证 |
| 5.4 计算结果和讨论 |
| 5.4.1 流动模态和相图 |
| 5.4.2 最大伸展直径 |
| 5.4.3 最大伸展时间 |
| 5.4.4 最大接触面积 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 工作总结和研究展望 |
| 6.1 本文的主要工作和结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的研究成果 |
| 致谢 |
（5）龙格-库塔法数值求解基于有限体积的不可压Navier-Stokes方程和流固耦合问题（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 N-S方程空间离散研究现状 |
| 1.3 N-S方程时域求解研究现状 |
| 1.4 动网格和流固耦合问题研究现状 |
| 1.5 湍流模拟研究现状 |
| 1.6 本文研究内容 |
| 第2章 不可压N-S方程的空间离散 |
| 2.1 动量守恒方程和连续性方程的空间离散 |
| 2.2 网格法向移动速度的计算 |
| 2.3 非交错网格上的动量插值 |
| 2.3.1 传统基于离散动量方程的插值 |
| 2.3.2 基于半离散动量方程的插值 |
| 2.3.3 动量插值格式的空间收敛性 |
| 2.4 流固耦合问题 |
| 2.5 本章小节 |
| 第3章 隐式龙格-库塔法求解静网格上的不可压N-S方程 |
| 3.1 微分代数问题中的传统隐式龙格-库塔法 |
| 3.2 隐式龙格-库塔法的收敛性和阶次条件 |
| 3.3 一种新隐式龙格-库塔方法 |
| 3.4 龙格-库塔内部阶段速度的边界条件 |
| 3.5 对角隐式龙格-库塔法的低内存实现 |
| 3.6 本章小节 |
| 第4章 分离式龙格-库塔法求解动网格上的不可压N-S方程 |
| 4.1 分离式龙格-库塔法的一般格式 |
| 4.2 分离式龙格-库塔法的收敛性 |
| 4.3 分离式龙格-库塔法的阶次条件 |
| 4.4 本章小节 |
| 第5章 龙格-库塔内部阶段离散不可压N-S方程的求解 |
| 5.1 静止网格上的离散不可压N-S方程 |
| 5.2 运动网格上的离散不可压N-S方程 |
| 5.3 两相流固耦合问题的离散方程 |
| 5.4 本章小节 |
| 第6章 数值试验 |
| 6.1 泰勒-格林漩涡 |
| 6.1.1 空间精度验证 |
| 6.1.2 时间精度验证 |
| 6.2 振动圆柱的绕流 |
| 6.2.1 雷诺数33强迫振动圆柱 |
| 6.2.2 雷诺数100自由振动圆柱 |
| 6.2.3 雷诺数3000~10000自由振动圆柱的大涡模拟 |
| 6.3 理想平板上的气动力 |
| 6.4 本章小节 |
| 第7章 结论 |
| 7.1 空间离散方法 |
| 7.2 时间离散方法 |
| 7.3 数值算例的验证 |
| 7.4 方法的限制和未来工作的展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 符号列表 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及科研成果 |
（6）基于数据驱动的稀薄非平衡流非线性本构方程研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 临近空间稀薄非平衡流研究背景 |
| 1.2 稀薄非平衡流理论研究进展 |
| 1.2.1 滑移边界条件研究 |
| 1.2.2 DSMC方法与NS/DSMC耦合算法 |
| 1.2.3 UGKS方法及UGKWP方法 |
| 1.2.4 Grad矩方法和Chapman-Enskog展开方法 |
| 1.2.5 NCCR方法 |
| 1.3 机器学习发展历史及其与流体力学交叉研究进展 |
| 1.3.1 机器学习发展历程 |
| 1.3.2 机器学习在流体力学领域应用现状 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 第2章 数值计算方法与非线性修正方案可行性研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 NS方程数值计算方法 |
| 2.2.1 流动控制方程 |
| 2.2.2 数值计算方法 |
| 2.2.3 算例验证与分析 |
| 2.3 UGKS数值计算方法 |
| 2.3.1 粒子速度分布函数 |
| 2.3.2 基于Boltzmann方程的模型方程 |
| 2.3.3 离散方程 |
| 2.3.4 算例验证与分析 |
| 2.4 非线性修正方案可行性研究 |
| 2.4.1 两种修正方案 |
| 2.4.2 基于数据驱动非线性本构方程数值计算方法流程示意 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 复杂高维非线性本构方程建模研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 常用非线性回归模型及损失函数 |
| 3.2.1 神经网络回归模型 |
| 3.2.2 决策树回归模型 |
| 3.2.3 集成学习 |
| 3.2.4 损失函数 |
| 3.3 非线性回归模型自洽性验证 |
| 3.4 流场特征参数选择研究 |
| 3.5 流场数据预处理 |
| 3.6 模型选择及参数调优研究 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 基于数据驱动非线性本构方程数值计算方法精度与效率评估 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算精度与计算效率评估 |
| 4.2.1 一维激波结构 |
| 4.2.2 顶盖驱动方腔流 |
| 4.2.3 二维圆柱 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结及主要创新点 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（7）铝镁贫氧推进剂燃烧特性对冲压发动机工作性能影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 冲压发动机技术研究发展概况综述 |
| 1.2.1 当前国外研究现状 |
| 1.2.2 当前国内研究现状 |
| 1.3 含金属添加剂的复合推进剂研究发展概况综述 |
| 1.3.1 复合推进剂分解燃烧特性研究现状 |
| 1.3.2 镁颗粒着火燃烧特性研究现状 |
| 1.3.3 铝颗粒着火燃烧特性研究现状 |
| 1.4 多相流数值模拟仿真研究方法综述 |
| 1.4.1 单流体模型 |
| 1.4.2 多流体模型 |
| 1.4.3 颗粒轨道模型 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 2 跨尺度多相反应耦合数值求解器CMRPS开发 |
| 2.1 研究意义 |
| 2.2 气相湍流流动和非平衡化学反应模块 |
| 2.2.1 三维Navier-Stokes方程 |
| 2.2.2 二维轴对称控制方程 |
| 2.2.3 离散格式和数值算法 |
| 2.2.4 湍流模型 |
| 2.2.5 有限速率基元化学反应动力学 |
| 2.2.6 时间推进方法 |
| 2.2.7 边界条件 |
| 2.3 固相传热传质模块 |
| 2.3.1 固相控制方程 |
| 2.3.2 离散格式和耦合算法 |
| 2.3.3 边界条件 |
| 2.4 离散相运动扩散和燃烧反应模块 |
| 2.4.1 双流体模型 |
| 2.4.2 颗粒轨道模型 |
| 2.4.3 离散相模块架构和加速算法 |
| 2.5 CMRPS基础模块和完整工作流程 |
| 2.6 算例验证 |
| 2.6.1 NACA0012 翼型绕流 |
| 2.6.2 后台阶流动耦合传热 |
| 2.6.3 某固体火箭发动机内流场 |
| 2.6.4 球头激波诱导燃烧 |
| 2.6.5 JPL喷管颗粒射流 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 强迫对流复杂环境影响的镁颗粒微观燃烧特性研究 |
| 3.1 研究意义 |
| 3.2 强迫对流数值仿真研究的基本假设 |
| 3.3 化学反应动力学和热力学模型 |
| 3.4 物理模型和计算网格 |
| 3.5 典型静态火焰形貌和燃烧波结构分析 |
| 3.6 复杂环境条件对镁颗粒燃烧特性影响 |
| 3.6.1 颗粒直径 |
| 3.6.2 环境压强 |
| 3.6.3 环境温度 |
| 3.6.4 环境氧浓度 |
| 3.7 强迫对流对镁颗粒燃烧特性影响修正 |
| 3.8 本章小结 |
| 4 铝镁贫氧推进剂近燃面区初始分解燃烧特性研究 |
| 4.1 研究意义 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.2.1 研究对象 |
| 4.2.2 实验平台 |
| 4.3 数值模拟方法 |
| 4.3.1 物理模型和计算网格 |
| 4.3.2 分解组分和化学反应动力学模型 |
| 4.4 铝镁贫氧推进剂分解燃烧特性分析 |
| 4.4.1 近燃面区火焰形貌 |
| 4.4.2 沿中心轴线的燃烧波温度分布 |
| 4.4.3 组分分解和反应路径 |
| 4.5 环境压强影响 |
| 4.6 环境氧浓度影响 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 微米级铝颗粒群射流燃烧的宏观耦合两相流仿真研究 |
| 5.1 研究意义 |
| 5.2 数值模拟方法 |
| 5.2.1 物理模型和计算网格 |
| 5.2.2 边界条件和算例工况 |
| 5.3 铝颗粒群射流的两相耦合反应流场特性分析 |
| 5.3.1 典型颗粒弥散燃烧过程及热反馈效应 |
| 5.3.2 铝颗粒群入射范围的影响 |
| 5.3.3 铝颗粒群初始温度的影响 |
| 5.3.4 铝颗粒群初始直径的影响 |
| 5.3.5 铝颗粒群射流质量流率的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 固体火箭冲压发动机地面热车试验和三维仿真研究 |
| 6.1 研究意义 |
| 6.2 地面直连式冲压发动机试验系统 |
| 6.2.1 海平面巡航状态模拟的来流供气系统 |
| 6.2.2 冲压发动机测试系统 |
| 6.2.3 试验步骤及工况介绍 |
| 6.3 数值模拟的物理模型和计算网格 |
| 6.4 发动机工作性能和多相反应耦合流场细节特征 |
| 6.4.1 DRE工作性能的地面试验和仿真模拟对比 |
| 6.4.2 速度场和推力特性 |
| 6.4.3 颗粒弥散分布和燃烧效率统计分析 |
| 6.4.4 热防护衬层烧蚀问题及现象分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 本文主要结论 |
| 7.2 本文创新点 |
| 7.3 未来展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研成果 |
（8）波浪在珊瑚礁地形上传播、破碎与增水的数学模型的研究（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 国内外研究进展 |
| 1.2.1 珊瑚礁波动特性研究进展 |
| 1.2.2 波浪数学模型研究进展 |
| 1.2.3 波浪破碎处理方法研究进展 |
| 1.2.4 波浪在渗透海床上传播的Boussinesq数学模型的研究进展 |
| 1.2.5 目前所存在问题 |
| 1.3 本文主要内容 |
| 1.3.1 本文主要研究内容 |
| 1.3.2 本文结构框架 |
| 第二章 波浪在珊瑚礁上传播的数学模型的比较研究 |
| 2.1 波浪数学模型的选择 |
| 2.2 模型概述 |
| 2.2.1 FUNWAVE-TVD |
| 2.2.2 非静压模型NHWAVE |
| 2.2.3 Coulwave模型 |
| 2.3 质量分布源造波法在NHWAVE中的应用 |
| 2.4 三种波浪模型的控制方程和数值方法对比分析 |
| 2.4.1 控制方程对比 |
| 2.4.2 数值格式对比 |
| 2.4.3 波浪破碎处理方法对比 |
| 2.4.4 边界条件对比 |
| 2.4.5 模型间的主要区别和联系 |
| 2.5 三种模型的数值模拟与精度分析 |
| 2.5.1 规则波在较陡斜坡地形上的传播 |
| 2.5.2 规则波在极陡斜坡地形上的传播 |
| 2.5.3 不规则波在复合斜坡地形上的传播 |
| 2.5.4 不规则波在较陡斜坡地形上的传播 |
| 2.6 关于模型适用范围和可靠性的讨论 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 适合波浪在珊瑚礁地形传播的数值模拟方法 |
| 3.1 控制方程 |
| 3.1.1 适合陡峭地形的Boussinesq型方程 |
| 3.1.2 守恒形式的控制方程 |
| 3.2 数值模拟方法研究 |
| 3.2.1 方程离散 |
| 3.2.2 空间离散 |
| 3.2.3 时间积分 |
| 3.2.4 波浪破碎的处理方法 |
| 3.2.5 模型嵌套 |
| 3.2.6 边界条件 |
| 3.3 关于嵌套模型的讨论 |
| 3.4 模型的验证与数值模拟精度的对比分析 |
| 3.5 关于本文模型在陡坡上的适用性的讨论 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 混合破碎模型在陡峭地形上的两种改进方法 |
| 4.1 改进方法的原理与实现 |
| 4.1.1 混合破碎模型的破碎判定标准 |
| 4.1.2 直接改进法 |
| 4.1.3 优化改进法 |
| 4.2 改进法的验证 |
| 4.3 关于破碎判定标准和改进方法应用范围的讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 波浪在层状骨架的珊瑚体上传播的数学模型 |
| 5.1 适合可渗透礁面的双层BOUSSINESQ波浪模型的建立 |
| 5.1.1 控制方程 |
| 5.1.2 数值方法和边界条件 |
| 5.2 模型验证 |
| 5.3 珊瑚礁衰退对波浪传播影响的初步研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论和展望 |
| 结论及主要创新点 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（9）气液两相流及激光深熔焊传热与流动直接数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 注释表 |
| 缩略词 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 两相流DNS技术研究现状 |
| 1.2.1 两相流的数学模型 |
| 1.2.2 计算域的离散方法 |
| 1.2.3 控制方程的数值离散 |
| 1.2.4 流体控制方程的求解 |
| 1.3 运动界面求解技术研究现状 |
| 1.3.1 界面追踪方法 |
| 1.3.2 界面捕捉方法 |
| 1.4 激光深熔焊熔池传热与流动直接数值模拟研究现状 |
| 1.4.1 任意拉格朗日—欧拉(ALE)模型 |
| 1.4.2 水平集(LS)模型 |
| 1.4.3 流体体积(VOF)模型 |
| 1.5 研究领域存在的主要问题 |
| 1.6 本文研究内容和技术路线 |
| 1.6.1 研究内容 |
| 1.6.2 技术路线 |
| 第二章 针对两相不可压缩流动DNS模型的构建与求解 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 控制方程 |
| 2.2.1 基本假设 |
| 2.2.2 单流体模型 |
| 2.2.3 欧拉观点 |
| 2.2.4 纳维-斯托克斯方程 |
| 2.3 计算网格 |
| 2.3.1 笛卡尔网格 |
| 2.3.2 交错网格 |
| 2.3.3 控制体 |
| 2.4 时间离散 |
| 2.4.1 一阶显式方法 |
| 2.4.2 Runge-Kutta方法 |
| 2.4.3 一阶隐式方法 |
| 2.4.4 Crank–Nicolson方法 |
| 2.5 对流项离散 |
| 2.5.1 有限差分格式 |
| 2.5.2 有限体积格式 |
| 2.5.3 CIP格式 |
| 2.5.4 数值算例验证 |
| 2.6 扩散项离散 |
| 2.6.1 有限差分格式 |
| 2.6.2 有限体积格式 |
| 2.6.3 数值算例验证 |
| 2.7 压力泊松方程离散 |
| 2.7.1 压力求解过程 |
| 2.7.2 压力并行求解 |
| 2.8 重力和表面张力的离散 |
| 2.8.1 重力 |
| 2.8.2 表面张力 |
| 2.9 边界条件 |
| 2.9.1 虚拟网格法 |
| 2.9.2 速度无穿透边界 |
| 2.9.3 速度无滑移边界 |
| 2.9.4 速度自由滑移边界 |
| 2.9.5 压力边界 |
| 2.9.6 界面函数边界 |
| 2.9.7 对称边界 |
| 2.10 并行计算 |
| 2.10.1 架构方式 |
| 2.10.2 CPU并行计算 |
| 2.10.3 GPGPU并行计算 |
| 2.11 方腔顶盖驱动流 |
| 2.11.1 不同雷诺数的验证 |
| 2.11.2 不同网格尺寸的验证 |
| 2.11.3 不同对流格式的对比 |
| 2.12 本章小结 |
| 第三章 针对两相不可压缩流动的运动界面求解方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 THINC/LS数值方法 |
| 3.2.1 界面指示函数 |
| 3.2.2 界面运动方程 |
| 3.2.3 由LS重构高阶界面多项式 |
| 3.2.4 由VOF约束体积/质量守恒 |
| 3.2.5 LS再初始化 |
| 3.2.6 更新LS和VOF |
| 3.2.7 求解流程 |
| 3.3 界面重构测试 |
| 3.3.1 圆形界面重构 |
| 3.3.2 球形界面重构 |
| 3.4 对流测试 |
| 3.4.1 刚体旋转测试 |
| 3.4.2 变形流测试 |
| 3.4.3 三维刚体旋转测试 |
| 3.4.4 三维变形流测试 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 耦合材料相变的两相传热DNS模型的构建与求解 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 控制方程 |
| 4.2.1 无相变两相传热方程 |
| 4.2.2 带相变两相传热方程 |
| 4.3 数值离散 |
| 4.3.1 无相变两相传热方程的数值离散 |
| 4.3.2 带相变两相传热方程的数值离散 |
| 4.3.3 数值算例验证 |
| 4.4 传热边界条件 |
| 4.4.1 虚拟网格法 |
| 4.4.2 附加源项法 |
| 4.5 数值算例验证 |
| 4.5.1 固定温度边界冷却过程 |
| 4.5.2 热流密度边界加热过程 |
| 4.5.3 对流换热边界冷却过程 |
| 4.5.4 辐射换热边界冷却过程 |
| 4.5.5 带相变对流换热边界冷却过程 |
| 4.6 方腔自然对流 |
| 4.6.1 不同瑞利数的验证 |
| 4.6.2 不同网格尺寸的验证 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 重力和表面张力驱动下的气液两相流 DNS 模拟 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 重力驱动的气液两相流 |
| 5.2.1 二维溃坝问题 |
| 5.2.2 二维瑞利泰勒不稳定性问题 |
| 5.2.3 三维溃坝问题 |
| 5.3 表面张力驱动的气液两相流 |
| 5.3.1 二维平衡液滴问题 |
| 5.3.2 三维非平衡液滴振荡问题 |
| 5.4 重力和表面张力共同驱动的气液两相流 |
| 5.4.1 二维气泡在完全填充液体容器内上浮问题 |
| 5.4.2 二维气泡在部分填充液体容器内上浮问题 |
| 5.4.3 三维气泡上浮问题 |
| 5.4.4 三维气泡破裂问题 |
| 5.4.5 三维液滴飞溅问题 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 激光深熔焊熔池传热与流动DNS研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 物理模型 |
| 6.2.1 传热模型 |
| 6.2.2 动力学模型 |
| 6.3 数学模型 |
| 6.3.1 自然对流模型 |
| 6.3.2 马兰高尼对流模型 |
| 6.3.3 反冲压力模型 |
| 6.3.4 固相流体动力学模型 |
| 6.3.5 菲涅尔吸收模型 |
| 6.3.6 光束追踪技术 |
| 6.4 数值模型验证 |
| 6.4.1 纯液相内的自然对流 |
| 6.4.2 固液相变过程中的自然对流 |
| 6.4.3 固液相变过程中的马兰高尼对流 |
| 6.4.4 反冲压力作用下的传热与流动过程 |
| 6.4.5 试验对比验证 |
| 6.5 不同模型因素对激光深熔焊熔池传热与流动的影响 |
| 6.5.1 时间步长对激光深熔焊熔池传热与流动计算的影响 |
| 6.5.2 网格尺寸对激光深熔焊熔池传热与流动的影响 |
| 6.6 不同物理因素对激光深熔焊熔池传热与流动的影响 |
| 6.6.1 热浮力对激光深熔焊熔池传热与流动过程的影响 |
| 6.6.2 热毛细力对激光深熔焊熔池传热与流动过程的影响 |
| 6.6.3 反冲压力对激光深熔焊熔池传热与流动过程的影响 |
| 6.6.4 菲涅尔吸收对激光深熔焊熔池传热与流动过程的影响 |
| 6.7 不同材料参数对激光深熔焊熔池传热与流动的影响 |
| 6.7.1 热导率对激光深熔焊熔池传热与流动过程的影响 |
| 6.7.2 粘度对激光深熔焊熔池传热与流动过程的影响 |
| 6.8 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 Ⅰ 攻读博士学位期间发表或已完成的学术论文 |
| 附录 Ⅱ 参与科研项目情况 |
| 附录 Ⅲ 专利和软件着作权 |
（10）高超声速飞行器气动热数值预示与在线辨识方法（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 气动热数值计算技术研究现状 |
| 1.2.2 表面热流辨识技术研究现状 |
| 1.3 论文主要研究内容 |
| 第2章 气动热数值预示方法 |
| 2.1 气体的分类 |
| 2.2 量热完全气体N-S方程 |
| 2.2.1 直角坐标系下的控制方程组 |
| 2.2.2 控制方程无量纲化 |
| 2.2.3 坐标变换 |
| 2.3 控制方程离散方法 |
| 2.3.1 时间项离散 |
| 2.3.2 无粘项离散 |
| 2.3.3 粘性项离散 |
| 2.4 初始边界条件 |
| 2.4.1 虚拟网格 |
| 2.4.2 边界条件 |
| 2.4.3 流场初始化 |
| 2.5 算例验证 |
| 2.5.1 二维圆柱算例 |
| 2.5.2 钝头双锥体算例 |
| 2.5.3 空天飞机模型算例 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 表面热流辨识技术 |
| 3.1 热传导正问题 |
| 3.1.1 热传导方程及数值求解 |
| 3.1.2 正问题求解方法验证 |
| 3.2 一维表面热流辨识方法 |
| 3.3 一维表面热辨识验证算例 |
| 3.4 热流辨识的三维效应修正方法 |
| 3.4.1 人工神经网络(ANN) |
| 3.4.2 三维效应修正算例 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 高超声速飞行器流固耦合气动热环境辨识 |
| 4.1 流固耦合计算理论 |
| 4.1.1 强耦合与弱耦合 |
| 4.1.2 双向耦合与单向耦合 |
| 4.1.3 耦合面数据传递与网格映射 |
| 4.2 平板凸起物算例 |
| 4.3 简化飞机头部-钝头体算例 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历与主要研究成果 |
四、VIRTUAL GRID AND NAVIER-STOKES COMPUTATION FOR CONTROL-SURFACE（论文参考文献）
- [1]均匀流中交错布置形式下双体振荡仿生 推进器的数值模拟[A]. 石伏龙,陆德顺,辛建建. 第十六届全国水动力学学术会议暨第三十二届全国水动力学研讨会论文集（下册）, 2021
- [2]基于非重合滑移网格方法的轿车地面效应分析[J]. 梁杨,王军利,李托雷,雷帅. 汽车科技, 2020(06)
- [3]基于直角网格的多相流模型模拟楔形体由自由入水[A]. 辛建建,石伏龙. 第三十一届全国水动力学研讨会论文集(上册), 2020
- [4]不可混溶液滴正碰动力学过程的数值模拟研究[D]. 张建涛. 中国科学技术大学, 2020(02)
- [5]龙格-库塔法数值求解基于有限体积的不可压Navier-Stokes方程和流固耦合问题[D]. 万嘉伟. 西南交通大学, 2020(06)
- [6]基于数据驱动的稀薄非平衡流非线性本构方程研究[D]. 李廷伟. 浙江大学, 2020(02)
- [7]铝镁贫氧推进剂燃烧特性对冲压发动机工作性能影响研究[D]. 朱敏. 南京理工大学, 2020(01)
- [8]波浪在珊瑚礁地形上传播、破碎与增水的数学模型的研究[D]. 张善举. 华南理工大学, 2019(01)
- [9]气液两相流及激光深熔焊传热与流动直接数值模拟研究[D]. 钱龙根. 南京航空航天大学, 2019(01)
- [10]高超声速飞行器气动热数值预示与在线辨识方法[D]. 潘学浩. 浙江大学, 2019(04)