直立墩柱绕流数值计算开题报告

全文总字数：4585字

1. 研究目的与意义（文献综述）

墩柱绕流是流体力学一个经典研究内容。数值计算一直是研究墩柱绕流的一个重要研究手段，国内外学者采用不同的数值模拟方法对墩柱绕流的进行了大量的研究。

杨彩虹、康庄、张橙^[1]采用改进的sph方法，模拟了不同雷诺数下的圆柱绕流流场，结果表明，模拟结果与实验值较为相符。凌杰、王毅^[2]采用fluent软件对小雷诺数下（20≤re≤300）的圆柱绕流进行了二维模拟，发现当re≥40时流体会在圆柱体表面产生呈周期性变化的作用力，而当re＜40时升力为零。姚熊亮，方媛媛，戴绍，王领^[3]采用les模型对均匀流场中三维圆柱绕流的水动力特性进行了计算，发现柱体受力小于二维情况且周围流场呈现明显的三维特点。李燕玲，苏中地^[4]采用des模型模拟了高雷诺数下的单圆柱绕流，并与已有的实验结果进行了对比。詹昊，李万平，方秦汉，李龙安^[5]应用fluent软件，分别对亚临界区、超临界区、极超临界区的圆柱绕流进行了仿真计算，发现了涡脱落形态呈现由规则到不规则再到规则的变化规律。张群峰、何鸿涛、吕志咏^[6]对二维圆柱非定常流场的层流绕流进行了雷诺数为1000的数值模拟。谭艳、许栋、白玉川、及春宁^[7]针对湍流和层流条件下，对圆柱绕流流场进行了数值模拟，发现湍流状态下，下游掺杂现象严重。而在层流状态下，圆柱下游没有明显的掺杂现象，卡门涡街现象形态清晰。

近年来，随着海洋工程的发展，桥墩、立管、平台等圆柱形结构物在实际工程中越来越常见，由于钻井平台、立管、大桥桥墩等结构物穿透自由液面，包括各种自由液面现象，因此对于具有自由液面的墩柱绕流的研究也成为了科研界密切关注的热点问题。

2. 研究的基本内容与方案

本文拟基于satr ccm 平台，考虑自由表面，开展三维直立圆柱绕流流场的数值计算，其研究内容和技术方案如下：

2.1研究内容

(1)针对已有的典型实验工况，利用satr ccm 软件建立考虑自由液面的三维直立圆柱绕流的cfd模型并完成计算；获得典型工况的流速场，液面变化，并与实测结果进行比较分析，验证模型的可靠性和有效性。

3. 研究计划与安排

4. 参考文献（12篇以上）

[1]杨彩虹，康庄，张橙.基于改进sph方法的圆柱绕流尾迹特性研究[j].华中科技大学学报（自然科学版）.2020年，第48卷 第3期：41-45

[2]凌杰，王毅.小雷诺数下圆柱绕流数值模拟[j].机械工程与自动化.2019年，第2期（总第213期）：87-91

[3]姚熊亮，方媛媛，戴绍仕，王领. 基于les方法圆柱绕流三维数值模拟[j].水动力学研究与进展a 辑.2007年，第22卷第5期：564-572