基于流场分析的三维海流传感器的仿真研究

发布时间：2017-11-23 13:25

本文关键词：基于流场分析的三维海流传感器的仿真研究

【摘要】：21世纪是海洋的世纪,为了可持续地开发利用海洋资源,需要使用海洋观测设备对海洋进行观测,海流传感器是观测海洋体系的重要仪器。纵观国内外海流传感器的研究现状,目前尚缺少较好的方法来测量维间差异较大的三维流速,尤其是对上升流的测量,研究新型三维海流传感器具有重要的理论和实用价值。论文首先表述了海流计的研究背景与意义,分析了目前国内外已有海流计的工作原理与优缺点；通过总结其不足之处,明确了本文的主要研究内容。其次,介绍了流体力学的基本理论,阐述了计算流体动力学控制方程的推导,简要表述了CFD的基础理论；继而阐述了物体绕流理论和影响绕流阻力的相关因素,着重介绍了三维圆球绕流实例。然后,基于流速的三维矢量分解,以海流传感器的流场分析为主线,基于流体分析软件Fluent,分别仿真模拟单圆球绕流及薄圆盘绕流,得出了在不同流速下单圆球及圆盘的升阻力变化的规律。确定了三维海流传感器的测量结构：采用圆球结构测量水平流速,薄圆盘结构测量垂直流速,最终得到了海流传感器的整体结构模型。继而,对传感器整体结构的绕流场进行仿真,探讨了在不同流速下整体结构中圆球阻力、圆盘升力变化的规律,并与单圆球、单圆盘结果比较,讨论整体结构对圆球及圆盘绕流场的干扰,确定了传感器的结构设计方案。最后,对传感器结构进行了模态和流固耦合分析,获得了其在有流场和无流场时的固有频率,由频谱分析得到了绕流场的频率。经过对比,绕流场的频率远离传感器的固有频率,避免了共振。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH766.21;TP212

【参考文献】

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