基于格子Boltzmann方法的海洋圆柱形结构物扰流特性研究任务书

 2021-11-20 11:11

1. 毕业设计（论文）主要内容：

本课题以海洋漂浮平台中圆柱形结构物为研究对象，采用格子Boltzmann方法对海洋水流流经圆柱形结构物这一过程进行数值仿真，探究单根柱体扰流产生的漩涡运动轨迹、尾迹区流型、压力分布状况，揭示扰流在错排柱体中的流动规律及柱体分布规律对扰流的影响特性。为达到上述目标，首先熟悉格子Boltzmann方法的原理（包括控制方程的构建、边界条件的处理等）；其次建立描述实际问题的物理模型，尺寸缩放符合相似准则；再次通过现有数据结果验证所建立数值模拟流程及结果的可靠性和可行度；最后基于数值结果分析水流流经海洋结构物产生的扰流流动特性。具体分析单根柱体周边漩涡运动轨迹、尾迹区流型、压力分布状况，再研究多根错排柱体的分布规律对扰流的影响，基于以上研究对海洋漂浮平台的搭建及稳定运行提供理论依据。

2. 毕业设计（论文）主要任务及要求

  1. 建立基于格子Boltzmann方法的数值仿真模型，要求模型验证的最大误差低于15%，平均方根误差低于8%；

  2. 分别分析单根及多根柱体周边漩涡的分布情况及压力分布规律，着重分析是多根柱体分布规律对扰流的影响特性；

  3. 按学校要求完成相关文献翻译。

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    3. 毕业设计（论文）完成任务的计划与安排

    第1~2周：查阅并整理相关文献，翻译英文文献，理清研究思路，了解目前结构物扰流流动特性的研究现状。 第3~4周：查阅并整理相关书籍，熟悉格子Boltzmann方法的基本原理，不同边界条件的处理方式。 第5~9周：采用C /C/Matlab编辑程序实现格子Boltzmann方法对扰流流动的仿真并加以验证。 第10~11周：分析单根柱体扰流产生的漩涡运动轨迹、尾迹区流型、压力分布状况。 第12~14周：分析多根错排柱体的分布规律对扰流的影响，特别是涡流的分析；基于压力分布，探究错排柱体最佳分布布局。 第15~16周：整理数据，撰写毕业设计论文，准备毕业答辩工作。

    4. 主要参考文献

    1. 何雅玲，王勇，李庆．格子Boltzmann方法的理论及应用[M]．北京：科学出版社，2009．

    2. 郭照立，郑楚光．格子Boltzmann方法的原理及应用[M]．北京：科学出版社，2008．

    3. A.A. Mohamad. Lattice Boltzmann method: Fundamentals andEngineering Applications with Computer Codes[M]. Springer, 2011.

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