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格子Boltzmann方法及其对圆柱绕流问题的模拟
| 论文题名： | 格子Boltzmann方法及其对圆柱绕流问题的模拟 |
| 关键词： | 高桩码头;圆柱绕流;尾流涡结构 |
| 摘要： | 本文以格子Boltzmann方法(LBM)对几种水流条件下的圆柱绕流问题进行了模拟，包括恒定均匀流、正弦变化的振荡流和线性剪切流。对网格密度、计算区域宽度和出流边界条件对计算结果的影响进行了较详细的讨论，给出了一种对流边界条件的实现方法。 ⑴对于恒定均匀流作用下的圆柱绕流，当Re数小于300时以二维LBM能得到与试验一致的涡脱落频率和拖曳力系数，当Re数较高时，采用大涡模拟和LBM相结合的方法能保证数值上的稳定性，但利用二维模型得到的尾流内的涡结构和力系数与试验数据和其它数值方法的三维数值模拟结果都有偏差。 ⑵对于振荡流作用下的圆柱绕流，不宜采用流速边界作为振荡流驱动条件，而以体力方式的驱动条件能得到所需的振荡流，本文采用体力方式的驱动条件对振荡流作用下的圆柱绕流进行了模拟，得到了定常整流流动，并对定常整流流动的形成及其特征进行了分析。 ⑶对Re数为100，剪切率小于等于0.1的线性剪切流作用下的圆柱绕流问题进行了模拟，讨论了剪切作用对涡的形状、涡的脱落频率、拖曳力系数和横向力系数所产生的影响。模拟结果显示剪切率为0.1时圆柱后仍会发生涡的脱落，在剪切流作用下圆柱所受的时均横向力不为零，其方向由流速较大的一侧指向流速较小的一侧。 |
| 作者： | 陈同庆 |
| 专业： | 港口、海岸及近海工程 |
| 导师： | 张庆河 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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