高马赫数下凹槽内静动态流场特性及抛物体下落过程流固耦合数值计算的开题报告_第1页
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高马赫数下凹槽内静动态流场特性及抛物体下落过程流固耦合数值计算的开题报告一、研究背景在当今社会工业技术日新月异的背景下，流体力学已成为一门极其重要的学科。高速流场和数值计算技术的快速发展，使得求解复杂流动问题成为可能。其中，高马赫数下的气动力学问题是工程实际应用中的重要研究课题之一。本课题的研究对象是高马赫数下凹槽内静动态流场特性及抛物体下落过程流固耦合数值计算。在高速流场中，流体的速度和温度都会呈现高度的非均匀性，同时还伴随着激波、薄层以及激波边界层等流动现象。在抛物体下落的过程中，抛物体和周围流场相互作用，既受到气动力的作用，又受到落体自身的惯性作用，此时就需要进行数值计算中流固耦合模拟。因此，研究高马赫数下凹槽内静动态流场特性及抛物体下落过程流固耦合数值计算，具有重要的科学研究和实际应用价值。二、研究内容本研究主要包括以下两个内容：1.高马赫数下凹槽内静态和动态流场特性的数值计算研究：高马赫数流场中的压力和温度等物理量都会瞬时发生剧烈变化，因此需要进行高精度、高效率的数值模拟计算。本研究将利用CFD（ComputationalFluidDynamics）数值计算方法，对高马赫数下凹槽内静态和动态流场特性进行数值模拟计算，探究其流场变化规律和物理机理。2.抛物体下落过程的流固耦合数值计算研究：抛物体下落过程的流固耦合问题是一个十分复杂的多物理场问题。本研究将采用基于ALE（ArbitraryLagrangian-Eulerian）方法的数值计算模型，建立抛物体下落的数学模型，并对流体和固体之间的相互作用进行流固耦合模拟计算，研究抛物体下落过程中的气动力学特性和固体物理学特性。三、研究意义本研究对于深入了解高马赫数下流场的特性，研究气动力学和固体物理学相互作用关系具有重要的意义。具体有以下几点：1.对于深入认识高马赫数流场的特性，掌握高马赫数流场中的物理变化规律和机理有着重要的意义；2.对于工程应用而言，研究抛物体下落过程的流固耦合特性，可以对空气动力学、飞行器降落控制等工程问题进行深入研究，提高航空航天工程研发的效率和安全性；3.设计高速流场实验参数的依据。对于未来高速流场实验的进行，本研究可以提供参考和依据，指导实验过程，并优化实验参数，提高实验效果。四、研究方法本研究将采用计算流体力学（CFD）方法和基于ALE方法的流固耦合模拟方法对高马赫数下凹槽内静态和动态流场特性以及抛物体下落过程进行数值计算研究。其中，CFD方法是一种基于数学物理定律建立的流动方程模型，利用数值计算方法对流动过程进行模拟和计算的方法。基于ALE方法的流固耦合模拟方法，将连续介质流体动力学和固体力学相结合，建立数学模型，利用数值计算方法模拟流体和物体之间的相互作用过程。五、预期成果通过本研究，预期达到以下成果：1.准确描述高马赫数下凹槽内静态和动态流场的特性，掌握流场规律和物理机理；2.实现抛物体下落过程

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