三维圆柱绕流及涡激振动的数值模拟的开题报告

三维圆柱绕流及涡激振动的数值模拟的开题报告一、题目三维圆柱绕流及涡激振动的数值模拟二、研究背景圆柱绕流是流体力学中的一个经典问题，也是工程领域中的一个重要问题。圆柱绕流中发生的压力变化和力的变化会导致结构振动，而绕流涡街与结构振动的耦合反过来又会影响绕流的演化。因此，圆柱绕流及其相应的涡激振动问题受到广泛的关注。数值模拟在研究这一问题上发挥了重要的作用，在探索复杂流动现象和理解结构振动机理方面取得了丰硕的成果。三、研究内容本研究将基于计算流体力学（CFD）方法，对三维圆柱绕流及其相应的涡激振动问题进行数值模拟。主要研究内容包括：1.采用合适的数值方法和数值模型，对三维圆柱绕流进行模拟，并对流场结构、压力分布和阻力系数等进行分析；2.在此基础上再进行涡激振动模拟，探索涡激振动的发生机理以及对圆柱结构的影响，并分析振动参数的变化对涡动演化和界面的影响；3.最后，结合已有研究的实验结果进行对比分析，验证数值模拟结果的准确性和可靠性。四、研究方法和技术路线1.采用商用CFD软件进行数值模拟，如ANSYSFluent等；2.进行网格划分和设置边界条件；3.选择合适的数值模型和数值方案，如物理模型、湍流模型、壁面模型等；4.进行数值计算并分析结果，包括流场结构、压力分布和阻力系数等；5.基于数值计算结果，通过计算结构振动参数，进行涡激振动模拟；6.最后，通过分析实验数据和数值模拟结果进行验证。五、预期成果本研究的预期成果包括：1.对三维圆柱绕流的流场结构、压力分布和阻力系数等进行分析，揭示流动机理；2.探索涡激振动的发生机理，分析振动参数对涡动演化和界面的影响；3.验证数值模拟结果的准确性和可靠性，并与实验结果进行对比分析，理解结构振动机理和优化设计。六、参考文献[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