文档介绍：摘要带有自由液面的流动现象广泛地存在于现实生活中,它与人类的生存和发展有着不可分割的联系,人们对它的利用和研究从来就没有间断过。在港口、海岸及近海工程的研究领域中,自由液面流动问题的研究也是其中一个很重要的部分。海洋深海钻井平台、立管、大桥桥墩、海洋中航行的船舶、波的自由液面现象,物体表面薄的边界层,气泡夹带,和三维的流体分离等现象。在海洋工程方面,目前的研究多集中于船舶穿透自由液面方面,而对于圆柱状结构穿透自由液面研究很少。本文使用计算流体力学软件τ胻已猻湍流模型,结合方法,在雷诺数为,,研究了均匀流场中三维圆柱体穿透自由液面的绕流问题。分析了自由液面在流场绕过圆柱时的变化,并分析了自由液面对流场绕过圆柱的尾迹的影响,总结流场对不同的雷诺数和弗劳德数的变化规律。同时也分析了自由液面对圆柱表面的各种作用力的影响,并将数值模拟的计算结果和已有计算结果进谠仓白さ悖杂梢好嫔仙母叨热∮贔,一/T诒逞骨捎区的自由液面下降深度厶与基压系数的关系满足/。随着弗劳德数增大,自由液面的影响深度和范围增大。较高的雷诺数限制了自由液面对流场的作用,自由液面对流场流动的影响变小。煌畲υ仓孛娴氖本沽ο凳嬷芟蚪堑谋浠魇朴胛拮杂梢好的时均压力系数变化趋势一致,但在自由液面影响范围内,相同周向角的时均压力系数随着水深的增加而减小。圆柱总的时均阻力系数、脉动阻力系数和脉动升力系数以及相同水深处桅杆等结构物穿透自由液面,引起了物体表面的粘性效应,包括各种形式的行对比并分析。本文主要结论如下:自由液面的影响,圆柱背压区的基压系数在.—.的范围内,且背压哈尔滨。猴鹧妒Ш温畚
各截面的时均阻力系数、脉动阻力系数和脉动升力系数随弗劳德数和雷关键词:圆柱绕流;自由液面;椒ǎ籖徽迹诺数增加而减小。哈尔滨:撼檀笱叮簘学何论文
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趟日期:坶岁月哈尔滨工程大学学位论文原创性声明的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均作者┳:本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导下,由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
第滦髀研究的目的和意义带有自由液面的流动现象广泛地存在于现实生活中,它与人类的生存海岸及近海工程的研究领域中,自由液面流动更是~个非常重要的影响因素。深海钻井平台、立管、大桥桥墩等结构物穿透自由液面,引起了物体的困难。因此对自由液面流动问题的深入细致研究将更有利于促进其数学描述的完善及定解问题的解决。此外,研究自由液面流动这样一个与物理、数学相关问题本身会增加我们对物理、数学问题的认识,‘拓展我们研究问分重视的科研课题并大力开展了对自由液面流动及其相关问题的研究,特别是近几十年来,随着计算机技术的快速发展,数值模拟作为一种全新的、自由液面流动的重要手段。关于自由液面流动在海洋工程方面的研究,目前多集中于船舶穿透自由液面方面,对于圆柱状结构穿透自由液面的研究却很少。圆柱状结构穿透自由液面的问题意义重大,由于自由液面的存在,使得流场对结构的压力、阻力和升力与无自由液面流场情况下对结构的压和发展息息相关,人们从来没有间断过对它的探索和研究。特别在港口、表面的粘性效应,包括各种形式波的自由液面现象,物体表面薄的边界层,气泡夹带,和三维的流体分离等现象。对自由液面流动的研究在物理和数学等学术研究方面也有重要的理论意义。自由液面是一种特殊的界面,一方面它作为流域的边界,是流场求解的必要条件;另一方面由于它的位置事先无法预知,因此使其只能作为问题解的一部分由求解过程给出,正是这一特性给问题的求解带来了很大题的思路和方法。基于自由液面流动问题研究的工程意义与学术意义,已经成为各国十强有力的研究手段逐渐被广泛地应用到对自然的认识中,同时也成为研究哈尔滨:猴笱妒垦宦畚!猧——
】锾宕┩缸杂梢好娴牧鞫难芯拷辜跋肿程实川意义。嘲:穿透自由液面的绕流是个比较新的研究力>哂凶杂梢好娴流场,经过吲柱后产牛明显的波动:在删柱前驻点的流体质点速度减小到茏;J颇埽鎖】一压力的作用卜,,『驻』’淖詃汉侵鸾ネ飧撸欢在圆柱背压区,流场的压力到达最大负脏,圆柱部的自由波面明硅卜降,达到。定深度,形成一漏斗状。如图疚R蛔杂梢好娴牧鞒∪屏鞴侧柱后,臼由液而的变化。杂梢好嫒屏髟仓谋浠在目前的研究中,大多集中焕嘉奈拮杂梢好娴脑仓屏鳎蹙√⒆枇Τ小Υ蟛幌嗤蔋好嬉捕粤鞒∪屏魃局蟮奈布样,“生影幌颉N糯巳绾胃咝А⒆既返啬D庹庖晃锢砉叹哂兄匾5睦砺奂壑岛投到有自由液面的