尾流效应内波生成机理数值分析

发布时间：2023-03-23 04:40

　　内波产生可分为两类,一是体效应内波,二是尾流效应内波。体效应内波研究方面,人们针对不同分层条件、不同形状的运动物体产生的体效应内波问题建立了一系列模型,经过试验和数值验证,已形成较为成熟的理论。而尾流效应内波方面,因尾流中常伴随有涡旋、湍流、剪切流以及各类不稳定性的随机现象,使得其内波产生机制十分复杂,难以得到一致的结论。论文针对此问题,以线性分层流体中的运动物体为研究对象,利用大涡模拟-Mix多相流模型,对尾流效应内波生成机理展开数值研究。首先,论文对尾流效应内波研究方法、国内外研究状况和数值模拟基本理论进行消化吸收,决定采用大涡模拟-Mix多相流模型对尾流效应内波生成机理开展数值研究。论文从流体力学基本控制方程出发,给出了分层流体的Mix模型和控制方程,为分层流体模拟和内波计算提供了理论基础。其次,基于大涡模拟-Mix多相流模型开展低内傅氏数下运动圆球激发的体效应内波和中内傅氏数下运动圆球尾流场的数值模拟。数值结果表明:低、中内傅氏数下运动圆球的尾流场与文献试验数据相吻合,体效应内波特性和演化规律与理论结果相吻合,表明了数值模型与方法的可靠性以及对尾流效应内波数值模拟的可行性。然后...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 内波研究状况
        1.2.1 体效应内波
        1.2.2 尾流效应内波
        1.2.3 内波研究方法
    1.3 本文的主要工作及创新
        1.3.1 本文的主要工作
        1.3.2 论文创新点
第二章 理论模型和数值计算方法
    2.1 引言
    2.2 大涡模拟
        2.2.1 滤波方式
        2.2.2 控制方程
        2.2.3 湍流模型
    2.3 分层流数值模型
    2.4 数值离散方法
        2.4.1 有限体积法
        2.4.2 空间离散
        2.4.3 时间项离散
    2.5 网格生成
    2.6 求解过程
第三章 球源体效应内波模拟
    3.1 物理对象
    3.2 网格以及边界条件
    3.3 体效应内波波形分析
    3.4 波形夹角随内傅氏数变化的规律
    3.5 波长随内傅氏数变化的规律
    3.6 波高峰-峰值随内傅氏数变化的规律
    3.7 中内傅氏数下流场分析
    3.8 小结
第四章 尾流混合效应和塌陷效应
    4.1 分析对象及数值方法
    4.2 尾流混合效应
        4.2.1 圆球启动流动分析
        4.2.2 尾流演化过程
        4.2.3 等密度界面高程演化
        4.2.4 尾流混合区域垂直大小变化规律
    4.3 尾流塌陷效应
        4.3.1 淡水体积分数演化过程
        4.3.2 速度亏损空间分布分析
        4.3.3 不同Fr数下的塌陷效应
    4.4 小结
第五章 尾流效应内波生成机理分析
    5.1 尾流效应内波的空间演化
        5.1.1 密度云图演化分析
        5.1.2 水平速度散度云图分析
        5.1.3 不同位置处淡水体积分数的空间演化
    5.2 内波激发机制讨论分析
        5.2.1 塌陷内波激发机制讨论分析
        5.2.2 随机内波激发机制讨论分析
    5.3 内波参数随内傅氏数变化的规律
        5.3.1 波长随Fr数变化的规律
        5.3.2 波高峰-峰值随Fr数变化的规律
    5.4 小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文



本文编号：3768300