一、多重网格技术在SIMPLE算法中的应用及结果的不确定性分析（论文文献综述）
危逸枫[1]（2020）在《基于OpenFOAM平台的离心泵空化性能预测和分析》文中研究表明空化是一种常常发生在流体机械内部的现象,其过程包括液体汽化、气泡流动和气泡溃灭,本质为气液之间的质量传递。离心泵是工业生产的心脏,随着社会的发展,日益增长的工业需求也对离心泵的抗空化性能提出更高的要求。早期对离心泵空化研究往往基于实验研究,随着数值科学和计算机技术的发展,越来越多的研究人员采用计算流体力学技术对离心泵进行研究。本文对IS125-100-200型离心泵进行了外特性实验和空化试验;基于开源平台Open FOAM对离心泵进行了稳态和非稳态数值计算,分析了开源软件计算精度并研究了离心泵内部流动现象;最后对离心泵进行了非稳态两相流空化求解,研究了三种工况下空化云的发展和标准工况下不稳定空化特性。本文的具体工作如下:首先对离心泵进行外特性实验和空化实验,介绍了实验原理、实验装置以及实验具体步骤,得到离心泵外特性曲线和必需汽蚀余量曲线,为数值模拟提供验证。基于求解器simple Foam和pimple Foam采用标准k-ε湍流模型和k-ωSST模型对离心泵进行稳态和非稳态求解;绘制了外特性曲线,并与商用软件Fluent的结果和实验结果进行对比,分析了Open FOAM在离心泵数值计算上的精度;绘制并分析全流场速度矢量图、压力图以及各截面的流线图,探讨了三种工况下流动分离、二次流、回流等现象对离心泵性能产生的影响。结果表明Open FOAM在离心泵计算上有较高的精度,且Open FOAM计算结果能捕捉到泵内复杂流动现象。最后基于两相流附加相变求解器inter Phase Change Foam对离心泵进行非稳态空化求解,绘制有效汽蚀余量曲线和必需汽蚀余量曲线,分析了Open FOAM在离心泵空化计算上的精度;分析了标准工况、小流量工况和大流量工况下不同有效汽蚀余量叶轮空化云分布、叶轮压力分布和叶栅截面的空化特性;分析了标准工况下叶轮内气泡的发展过程和气泡发展对叶轮内流动的影响;最后监测并分析了叶轮流速分布和蜗壳压力脉动。结果表明在设计工况下数值模拟结果与实验结果吻合良好,而越偏离设计工况误差越大,且空化对叶轮流道内流动和蜗壳内压力脉动有显着影响。
齐亚强[2]（2019）在《高性能界面两相流数值模拟方法的构建及性能分析》文中研究表明界面两相流在航空航天、石油化工、能源动力等工业领域中广泛存在,快速、精确地捕捉相界面对于研究两相流的内在机理以及工程实际应用都具有重要意义。由于界面附近物性参数变化剧烈、界面运动复杂多变等原因,数值模拟耗时往往较长,因此,构建一种精确高效的界面两相流模拟方法一直是国内外学者长久以来关注的一个问题。近年来,本人所在团队成员提出了一种复合界面捕捉方法—VOSET,该方法既可以保证质量守恒,又可以精确计算表面张力和光顺界面附近物性参数,获得光顺的高分辨率相界面,但仍面临计算效率较低这一问题。因此,本文将针对现有的VOSET方法,通过在网格系统、速度压力耦合算法和代数方程组求解方法三个层面对其进行改进,最终开发一种更高效的界面两相流模拟方法。（1）在网格系统层面,由于交错网格系统内包含有速度和压力等多套网格,导致计算过程异常复杂,为了解决这一问题,本文构建了基于同位网格系统的VOSET+SIMPLE方法,并通过三个经典算例验证了同位网格VOSET+SIMPLE方法的可行性和精确性。（2）在速度压力耦合算法层面,本文采用高效的IDEAL算法代替传统的SIMPLE算法,并通过三个算例验证了同位网格VOSET+IDEAL方法的高效性。（3）在代数方程组求解方法层面,首先,本文研究了G-S、ADI、SIP、Bi-CGSTAB和BCT-Bi-CGSTAB五种不同代数方程组求解方法对非稳态两相流模拟方法求解性能的影响规律,并最终确认BCT-BiCGSTAB方法在同位网格VOSET+IDEAL方法中具有最佳的求解性能。然后,为了进一步减少VOSET+IDEAL+BCT-Bi-CGSTAB方法在求解复杂问题时的计算耗时,本文引入了可快速降低低频误差消减速度的多重网格方法,并以高效的BCT-Bi-CGSTAB方法作为光顺算子,构建了更加高效的VOSET+IDEAL+多重网格（BCT-Bi-CGSTAB）非稳态两相流模拟方法,通过算例对比,发现该方法相比VOSET+IDEAL+BCT-Bi-CGSTAB方法在求解效率方面进一步得到大幅提升。通过以上研究,本文构建了一种用于精确高效模拟界面两相流的同位VOSET+IDEAL+多重网格（BCT-Bi-CGSTAB）方法,并开发了相应的软件,这一研究成果将为揭示界面两相流的内在原理、完善两相流流动的理论体系、特别是为指导实际工程应用提供强有力的数值支撑。
汤俊杰[3]（2019）在《基于CFD对DTB结晶器结构的优化及其内部流场模拟》文中研究指明结晶技术由于有着分离效率高、能量消耗低、对环境污染低等优点,得到了广泛的应用且价值较高。于50年代末出现的DTB结晶器因结构简单、生产强度大等优点得到了普遍的应用。近些年CFD被广泛用于模拟结晶过程,多数学者关注于结晶参数如晶体的成核、成长上,较少有学者关注工业级、双圆筒型DTB结晶器内的流场分布及晶体悬浮混合效果,而这对结晶效果影响很大。本文使用Fluent商业软件,对工业级DTB结晶器内流场混合效果进行了数值模拟,对搅拌桨结构及操作方式进行了优化,并对结晶器内单相流及两相流流场进行了数值模拟,为研究结晶过程奠定理论基础,为工业结晶器的应用设计提供参考。对求解算法进行验证,针对单相流及固-液两相流分别选取不同的求解算法,并将功率准数的模拟值与实验值、临界悬浮转速的模拟值与经验值分别进行对比分析。结果表明:稳态求解器、标准k-ε湍流模型、多重参考系法（MRF）和SIMPLE算法得到的模拟值与实验值之间的相对误差为2.5%;瞬态求解器、标准k-ε湍流模型、多重参考系法（MRF）、Phase Coupled SIMPLE算法及syamlal-obrien曳力模型得到的模拟值与经验值间的相对误差为2.5%。搅拌桨构型不同,在结晶器内产生的流型也会不同。以速度、剪切速率、功率消耗及介质质量流率为指标,针对搅拌桨桨型、桨安装高度、桨层间距、桨个数等对搅拌桨进行了优化,模拟结果表明:单层PBT搅拌桨在安装高度为1/4H时性能较优。在单相流的基础上,从宏观流场、搅拌桨旋转方向、介质密度及搅拌转速等条件对结晶器内流场分布、功率消耗、循环性能、湍动能等方面分别进行了对比分析,研究了结晶器结构对流场的影响,模拟结果表明:搅拌桨逆时针旋转比顺时针旋转时效果好;介质密度对结晶器内流场无显着影响,介质流通量、功率消耗则分别与介质密度呈现出线性关系;搅拌转速的增大不会对流型产生影响,转速-流量间存在着线性关系。采用多相流模型分析晶体的悬浮效果,分别研究晶体体积分率、晶体尺寸、晶体密度等参数对悬浮效果的影响,结果表明:晶体体积分数越大,晶体在结晶器内总体悬浮效果越好;晶体直径为0.1mm、0.3mm时可在结晶器内处于完全且均匀的悬浮状态;对晶体密度的影响进行了分析,发现密度较小时悬浮效果越好且功率消耗越小。选取了工业上常用的进料位置,以混合时间为指标,发现结晶器下部进料时效果较好;桨叶下方示踪剂的传递扩散速率明显高于自由液面处。
黄凌霄[4]（2019）在《黄河宁夏典型河段及水库水动力与水质数值模拟研究》文中认为本文以具有连续弯道的大柳树-沙坡头河段和地形复杂的鸭子荡水库为研究对象,基于RNGk-ε紊流数学模型,结合实测结果进行二维和三维数值模拟,对这两个典型研究对象进行了水流运动、泥沙输移、河床变形和水质对流扩散等问题的研究。首先,利用图像拼接算法、边缘检测算法结合CAD软件和Google Earth软件对水岸边缘进行精准检测,高效地获取研究区域经纬度信息,结合实测高程信息编程生成所需地形文件。其次,通过Bowyer-Watson算法对初始地形进行Delaunay三角化的网格剖分,构造不规则三角网模型TIN,由离散高程点生成不规则三角网,实现网格剖分后的三角形网格地形插值。再次,建立三维水沙水质数学模型和平面二维水沙水质数学模型,并将数学模型的控制方程通过瞬态项、对流项、扩散项和源项写成统一的通用形式。在此基础上,采用有限体积法中的五种格式对通用控制方程进行离散,使用基于非结构网格的SIMPLEC算法结合欠松弛技术对离散后的控制方程进行求解,利用GMES算法结合初始条件和边界条件实现离散方程组的求解。最后,对大柳树-沙坡头河段和鸭子荡水库进行了 RNG k-ε紊流数学模型的验证,对大柳树-沙坡头河段进行了四种工况的平面二维和三维水流运动、河床变形数值模拟,对鸭子荡水库进行了四种类型八种工况的平面二维水流运动数值模拟和三维水质对流扩散数值模拟。对实测的大柳树-沙坡头河段断面高程和断面泥沙粒径进行分析之后,将该河段的平面流场、断面流场、横向流速和河床变形的模拟值与实测值进行了对比,两者结果符合较好。结合实测资料,对该河段的水流运动、河床变形进行了数值模拟,得到该河段水流的流场、泥沙的运移和河床的变形会根据入口流量、悬移质含沙量、k值、ε值和出口水位的不同而产生变化。对实测的鸭子荡水库库底高程、水库等高线和水库三维地形进行分析之后,将该水库的水流流场和断面垂线平均流速的模拟值与实测值进行了对比,两者结果符合较好。结合实测资料,对该水库的水流运动进行了数值模拟,得到该水库中水流的流场和流速受进水量、取水量、风速和风向的支配。对实测的鸭子荡水库取水塔附近的七种水质指标进行采样和分析之后,将该水库中CODCr和TN浓度分布的模拟值与实测值进行了对比,两者结果符合较好。结合实测资料,对该水库的水质对流扩散进行了数值模拟,得到该水库中水质浓度的分布受进水量、取水量、风速和风向、水库中水质的初始浓度分布、入水口进水水质浓度的不同等因素的变化而改变。上述研究结果为研究类似连续弯道和类似水库的水沙运移规律和水环境治理提供了技术支撑和理论依据。
康筱锋[5]（2018）在《基于有限元法的铝液流场数值模拟》文中研究说明有限元法在流体力学数值逼近的研究中得到应用广泛,尤其是随着计算机技术的发展,有限元法（FEM）已成为工程问题数值仿真的重要工具。而对于多物理场耦合的有限元法的研究中,有限元方法对偏微分方程的离散较容易,适合处理复杂区域,并且计算精度可靠。本文在分数阶微分方程的边值问题的基础上进行分析和研究,通过分析其特点和研究历程,也证实了对分数阶微分方程的研究的重要性。本文首先介绍了流体学中有限元的思想,并在分数阶微分方程的边值问题的基础上求解,进行应用分析,边值问题的求解在有限元的应用研究中有重要的实用价值,这对于获得更为准确的解具有主要的推动作用,并讨论了流体本构方程的变化。其次介绍了有限元法在流体中的数值模拟,介绍了常见的几种形式,并用标准有限元法模拟铝液流体的数值情况,然后再改进网格的划分,提高算法的精确度以及计算速度,并用实际算例验证了算法的合理性。考虑到算法还有诸多更有益的耦合,在最后的工作中用不同的网格划分来分析此类问题方程解的误差问题。通过磁流体动力学电磁热耦合计算,并结合模型实验,揭示铝液运动的磁流体动力学行为机理。具体讲,即由发展的磁场断层成像系统测量不同界面形状下、不同的电流密度分布对温度场和速度场的影响,确定工业上铝电解界面不稳定性的物理机理,找到有效抑制界面不稳定性的监测与控制方法,以达到提高电流效能的目的。同时,促使磁场断层成像技术走向成熟,并逐步向工业应用推进。研究了多网格的有限元法,并分析了多网格有限元法在流体力学的优势,得到了流体力场中求解流场控制方程时的稳定化技术,并数值模拟铝液流场的磁场变化。结果表明多网格的有限元法在铝液流场的数值模拟中计算及精确度都有明显的优势。
王建华[6]（2018）在《基于重叠网格技术的船舶操纵运动直接数值模拟》文中认为随着高性能计算机的飞速发展以及计算流体力学（CFD）方法的长足进步,采用数值方法研究船舶与海洋工程问题越来越广泛。其中船舶操纵运动,尤其是带螺旋桨带舵船舶的操纵运动数值研究尤为复杂。如果考虑到自航船舶在波浪上的操纵问题,则涉及到了船舶阻力、耐波、推进、操纵等多个方面。该问题是目前国际上最为热点也是最为复杂的船舶水动力学问题之一,同时也是最为接近实际航行船舶的物理问题,因此对该问题的研究有着巨大的科研价值和工程应用前景。采用CFD方法研究船舶操纵运动问题主要受限于几个难点,首先就是自航船舶中复杂的船桨舵耦合运动实现;其次为船舶操纵中的大幅度操纵运动以及不同操纵运动的控制;此外,如果考虑到波浪工况下的自航操纵问题,则需要具备同时进行波浪导致的高频运动和操纵对应的低频运动的求解能力。本博士论文的目的是基于开源代码OpenFOAM,结合课题组开发的包含重叠网格技术的水动力学求解器naoe-FOAM-SJTU,开发船舶自航操纵控制模块,实现船、桨、舵相互作用下的典型船舶操纵运动的数值模拟。同时,对求解器的造波方式进行改造,实现大幅度操纵运动计算中的波浪生成,为自航船舶在波浪工况下的操纵问题数值研究提供了一个有效可行的方案和工具,进而将自航船舶操纵运动的数值研究从静水工况扩展到波浪工况中。操纵运动控制模块开发中,本文在求解器多级物体运动模块的基础上完成了不同操纵试验中所需的舵角控制器设计工作。基于重叠网格技术的多级物体运动概念,采用运动反馈机制,完成了船舶航向保持、Z形操纵和自由回转操纵试验的舵角控制模块开发和完善,进而实现了自航船舶典型操纵运动的直接数值模拟。针对波浪中船舶的操纵运动问题,文中通过将原有的水动力学求解器naoeFOAM-SJTU与开源造波工具包waves2Foam相结合,充分利用waves2Foam造波方法中的基于松弛方法的区域造波形式,解决了计算域移动过程中所面临的数值造波问题。扩充造波功能后的求解器能够进行在规则波浪工况下带螺旋桨带舵船舶操纵运动的直接数值模拟。为了验证基于重叠网格技术的求解器在处理船舶大幅度操纵运动,以及自主开发的自航船舶操纵控制模块和造波模块处理带螺旋桨带舵船舶在静水和波浪中操纵运动问题时的能力,本文进行了船舶平面运动机构试验数值模拟、静水中船舶典型操纵运动和波浪工况下的自航操纵运动的直接数值模拟三部分的算例验证。第一部分是针对标准船模DTMB 5415平面运动机构试验（PMM）的数值模拟研究。利用重叠网格实现船舶的大幅度平面运动,计算获得PMM操纵运动过程中的船舶水动力系数。通过与试验结果的对比,验证了当前的动态重叠网格技术在处理大幅度船舶运动中的可靠性。第二部分为静水工况中带螺旋桨带舵船舶的自航操纵运动直接数值模拟。数值验证算例包括全附体双桨双舵ONRT船模的标准10/10、20/20 Z形操纵试验和35°舵角自由回转操纵试验的数值模拟。第三部分为波浪工况下的自航船舶操纵运动直接数值模拟,验证算例包括ONRT船模在迎浪、首斜浪和横浪三种规则波工况下的航向保持数值模拟;不同波长、波高工况下的标准10/10 Z形操纵运动数值模拟;规则波下35°舵角自由回转操纵运动数值模拟。所有算例均采用重叠网格方法进行船体、螺旋桨和舵的网格划分,并且通过运动反馈机制进行相应的操纵运动控制。数值验证算例均有模型试验数据进行验证和对比分析,数值结果可以较为准确的预报出船舶的操纵运动特性,充分验证了当前的基于重叠网格技术开发的操纵控制模块在处理自航船舶操纵问题上的有效性和可靠性。同时,根据波浪工况下的船舶自航操纵运动直接数值模拟可以看出,目前的方法可以为规则波环境下的船舶操纵性研究提供一个有效的途径,大幅度地扩展了当前CFD方法在船舶水动力学方面的应用范围。
商艳旭[7]（2016）在《新型复合式井口旋流除砂器研究》文中研究说明当油田开发进入中后期,聚合物、三元复合等驱替液的使用,增加了对储层岩石的溶蚀,同时高粘度的驱替液携砂能力增强,大量砂及溶蚀产物随着采出液带至地面。由于聚合物、三元复合驱油井来液量较低、粘度高,现有的静态井口除砂器使用效果不理想,造成地面输油管线大面积淤积堵塞。针对上述问题,本文开展了复合式井口旋流除砂器的研究,通过旋转叶栅的高速旋转获得强螺旋流,增强除砂器对采出液粘度和来液量变化的适应性。在已有的静态旋流除砂器结构基础上,设计了新型复合式井口旋流除砂器。基于固液两相流理论以及湍流数值模拟理论,选择Euler-Euler双流体两相流模型和Reynolds应力湍流模型,对可动区域采用MRF模型,建立了复合式井口旋流除砂器数值计算模型,实现了对除砂器内三维流场的数值模拟。通过数值模拟,分析了旋转栅结构变化对除砂器内流场分布规律以及分离性能的影响,优选出复合式井口旋流除砂器的最佳结构参数。根据数值模拟结果,建立了井口旋流除砂器LDV测试试验工装,对不同流量和叶栅转速下除砂器内单相流流场进行了速度测量。将流场测试结果与数值模拟结果相比对,验证了计算模型以及流场计算方法的合理性,证明可以用上述数值计算模型对井口旋流除砂器进行数值模拟研究。根据油田实际生产工况以及采出液物性的特点,对不同入口流量、采出液粘度、叶栅转速、砂相粒径下旋流除砂器内流场分布和分离特性进行数值模拟,得到工况参数和物性参数变化对流场分布和分离特性的影响规律,通过分离效率和压力降对比分析,确定了除砂器的适用范围和操作参数。
王建春[8]（2016）在《中等雷诺数方柱绕流的直接数值模拟研究》文中提出湍流是自然界和工程中普遍存在的复杂流动现象,也是根本机理问题尚未获得解决少数难题之一。研究湍流的方法有实验测量、理论分析和数值模拟。其中,数值模拟主要分为雷诺平均、大涡模拟和直接数值模拟。直接数值模拟就是不用任何湍流模型,直接数值求解完整的三维非定常流动控制方程组,模拟包括脉动运动在内的湍流所有瞬时流动量的时空演变过程,是湍流数值模拟方法中最精确的方法。方柱绕流具有物体几何外形简单而流场结构非常复杂的特性,是钝体绕流研究的一种典型情况。将直接数值模拟用于柱体绕流的研究中,能够获得更加精细和准确的流场结构,无论是在理论研究上或是在工程应用上都非常有意义。本文采用FORTRAN 95语言,自主设计和编制了求解方柱绕流的并行程序,重点模拟和分析了流场中的涡系结构,主要工作内容如下:首先,对控制方程（N-S方程）采用基于交错网格下的有限体积方法离散,详细地推导了离散过程,给出了离散后的代数方程组。其次,基于离散后的代数方程组,对比分析了三种求解不可压流动的典型解耦算法（SIMPLE,PISO和人工压缩法）,在对不可压典型流动（方腔驱动流）模拟结果分析的基础上,最终选取了SIMPLE算法作为方柱绕流的不可压求解器。再次,对方腔驱动流串行程序进行了并行化设计,给出了基于消息传递界面（MPI）的并行SIMPLE算法的详细设计过程以及加速性能曲线。然后,对不同雷诺数下的二维方柱绕流进行了直接数值模拟,获得并分析了详细的流场结构,并对中等雷诺数（Re=10000）流采用三种不同湍流数值算法进行了比对。最后,设计并编制了基于三维交错网格下的三维方腔驱动和三维方柱绕流并行程序,并与文献结果进行比对验证。对雷诺数为250的三维非稳态方柱绕流进行了直接数值模拟的初步研究,发现了三维方柱绕流的一些特有的流动现象。
刘波[9]（2014）在《分离式压力耦合算法的研究及用于裂解与水合管式反应器的模拟》文中研究表明管式反应器为化学工业中最常用反应器类型之一。反应器内部流体的流动、传热、传质和化学反应等物理过程的研究是该型反应器设计的重要环节。近年来,随着计算机与科学计算的发展,数值模拟已成为开展这类研究强有力的工具之一。由于绝大多数管式反应器中的流体流动可视作不可压缩流,因而管式反应器数值模拟的实质就在于求解反应器内不可压缩流各控制方程。分离式压力耦合算法为求解不可压缩流Navier-Stokes方程最高效、应用最广泛的方法之一。其中,更以压力修正方法（如SIMPLE系列算法）和分步式算法（如Projection算法）最为有名。本文针对这两种算法现存的一些问题展开了研究,以促进方法的完善和实际应用。从面向对象的编程理念出发,本文开发了基于三角形网格SIMPLE算法的计算机程序,并以若干经典算例验证了程序的可靠性,为算法的进一步研究和化工应用提供计算平台。对无压Projection算法法向中间速度边界条件展开了研究,考察其对计算精度的影响。这对该算法理论的完善和实际应用均有显着意义。本文还就加速离散方程迭代求解速度的块修正技术进行了研究,考察其在管式反应器模拟中的数值特性。经研究发现:采用ADI-TDMA算法求解离散方程时辅以块修正技术可大幅提高边界条件向反应器中心的传递速度,从而起到加速迭代收敛的作用;基于管式反应器求解区域的几何特征,轴向块修正不起作用,径向块修正则可加速非线性问题的全局收敛进程,并且这种作用完全通过加速压力修正方程而体现出来。此外,本文采用二维圆柱轴对称坐标下交错网格上的SIMPLE算法分别对环氧乙烷水合反应器和乙烷裂解炉炉管进行了数值模拟。控制方程离散采用有限体积法,为了获得不低于二阶的计算精度,对流项采用QUICK格式,扩散项则采用中心差分格式。根据文献中提供的动力学模型计算了组分输运方程和能量方程源项。湍流的模拟则是采用k-ε模型,并以壁面函数法进行近壁面处理。通过与文献提供的实验、工业数据相比对,证明数值模拟所得结果与实际情况吻合良好。此外,在乙烷裂解炉炉管的模拟过程中发现:块修正技术的引入使压力产生震荡,这就要求状态方程的求解需采取一定策略方能保证迭代不会发散,只有这样才能最终起到加速收敛的作用。
马宁[10]（2008）在《多重网格技术在求解Navier-Stokes方程的SIMPLE类算法中的应用》文中认为继实验流体力学和理论流体力学之后,计算流体力学作为一种以数值模拟为主要的研究方法,已经越来越受到人们的重视。随着计算机工业日新月异的发展,在过去的20余年中数值计算方法及其在计算流体力学中的应用也得到了飞速的进步,新的数值处理方法不断问世,原有的方法则得到进一步的充实与完善。在应用于传热与流动问题数值计算的众多方法中,基于有限体积法的SIMPLE算法,由于其概念简明、实施过程简单、数值特性优良而获得了特别广泛的应用,而先后出现SIMPLER、SIMPLEC、SIMPLEX等SIMPLE类算法,则使得算法的效率得到了相应的改善。多重网格方法是促进代数方程迭代求解收敛速度的有效方法,在最近二十余年中,在流动与传热问题的数值计算中得到广泛的应用。然而将多重网格技术引入到SIMPLE类算法中,将SIMPLE类算法作为衰减误差分量的光顺器的问题却很少有学者研究。本文的主要工作如下:1.在同位网格系统下对SIMPLE类算法的性质进行研究。通过数值实验比较了该类方法在同位网格与交错网格中的计算结果。2.将多重网格技术引入到SIMPLE类算法当中,从结果的分析可以看出,这一方法的引入不仅可以提高了算法的收敛速度,而且还节省了计算时间。经过比较可以看出,SIMPLEC用于多重网格的效果更佳。3.为了适应复杂不规则的边界条件,利用适体坐标变换来克服天然河道复杂边界条件给模拟带来的困难,在同位网格系统中,将多重网格加速的SIMPLE类算法运用于宁夏黄河沙坡头某一弯段的二维水沙数学模型中,得出了比较好的结果。
二、多重网格技术在SIMPLE算法中的应用及结果的不确定性分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、多重网格技术在SIMPLE算法中的应用及结果的不确定性分析（论文提纲范文）
（1）基于OpenFOAM平台的离心泵空化性能预测和分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 离心泵内流研究进展 |
| 1.2.1 离心泵内流实验研究进展 |
| 1.2.2 离心泵内流数值计算研究进展 |
| 1.3 国内外离心泵空化研究进展 |
| 1.3.1 离心泵空化试验研究进展 |
| 1.3.2 离心泵空化数值计算研究进展 |
| 1.4 开源软件Open FOAM研究现状 |
| 1.4.1 Open FOAM简介 |
| 1.4.2 Open FOAM流体机械单相流研究现状 |
| 1.4.3 Open FOAM空化研究现状现状 |
| 1.5 研究目的及意义 |
| 1.6 研究内容及技术路线 |
| 1.7 本章小结 |
| 第二章 空化数值理论 |
| 2.1 基本控制方程 |
| 2.2 湍流模型 |
| 2.2.1 湍流理论 |
| 2.2.2 湍流数值模拟 |
| 2.3 气液两相流模型 |
| 2.4 空化模型 |
| 2.4.1 Rayleigh-Plesset方程 |
| 2.4.2 常用空化模型 |
| 2.5 数值计算方法 |
| 2.6 Open FOAM中的数值方法 |
| 2.6.1 N-S方程的离散 |
| 2.6.2 速度-压力解耦 |
| 2.6.3 两相流空化求解 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 离心泵外特性及空化实验研究 |
| 3.1 实验目的 |
| 3.2 实验装置 |
| 3.2.1 实验平台介绍 |
| 3.2.2 参数测量系统介绍 |
| 3.3 实验原理及实验步骤 |
| 3.3.1 离心泵外特性实验原理 |
| 3.3.2 离心泵空化实验原理 |
| 3.3.3 实验步骤 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 离心泵单相流数值模拟 |
| 4.1 模型建立 |
| 4.2 网格划分 |
| 4.2.1 网格划分软件 |
| 4.2.2 近壁面网格划分 |
| 4.2.3 网格无关性检验 |
| 4.3 求解器及求解设置 |
| 4.3.1 simple Foam稳态求解器 |
| 4.3.2 pimple Foam非稳态求解器 |
| 4.3.3 求解设置 |
| 4.4 结果及分析 |
| 4.4.1 外特性曲线分析 |
| 4.4.2 泵内流场分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 离心泵空化数值模拟 |
| 5.1 求解器及求解设置 |
| 5.2 空化特性曲线分析 |
| 5.3 空化流场分析 |
| 5.3.1 不同有效汽蚀余量下空化特性分析 |
| 5.3.2 标准工况下不稳定空化特性分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 研究结论 |
| 主要创新点 |
| 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附录 |
（2）高性能界面两相流数值模拟方法的构建及性能分析（论文提纲范文）
| 学位论文数据集 |
| 摘要 |
| abstract |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究的背景和意义 |
| 1.2 国内外相关研究进展 |
| 1.2.1 界面捕捉方法研究进展 |
| 1.2.2 速度压力耦合方法研究进展 |
| 1.2.3 代数方程组求解方法研究进展 |
| 1.3 本文的主要内容 |
| 第二章 同位网格VOSET+SIMPLE方法的构建及性能分析 |
| 2.1 同位网格VOSET+SIMPLE方法 |
| 2.1.1 控制方程 |
| 2.1.2 VOSET+SIMPLE方法 |
| 2.1.3 VOSET方法的实施 |
| 2.1.4 SIMPLE算法的实施 |
| 2.2 计算条件和收敛标准 |
| 2.3 算例比较及结果分析 |
| 2.3.1 算例1:垂直液柱溃坝问题 |
| 2.3.2 算例2:单气泡上升问题 |
| 2.3.3 算例3:多气泡上升问题 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 同位网格VOSET+IDEAL方法的构建及性能分析 |
| 3.1 同位网格VOSET+IDEAL方法 |
| 3.2 算例比较及结果分析 |
| 3.2.1 算例1:垂直液柱溃坝问题 |
| 3.2.2 算例2:单气泡上升问题 |
| 3.2.3 算例3:多气泡上升问题 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 代数方程组求解效率对同位网格VOSET+IDEAL方法求解性能的影响 |
| 4.1 代数方程组求解方法 |
| 4.1.1 G-S点迭代 |
| 4.1.2 交替方向隐式方法(ADI) |
| 4.1.3 强隐迭代方法(SIP) |
| 4.1.4 共轭梯度方法(Bi-CGSTAB) |
| 4.1.5 结合块修正技术的双共轭梯度方法(BCT-Bi-CGSTAB) |
| 4.2 算例比较及结果分析 |
| 4.2.1 算例1:垂直液柱溃坝问题 |
| 4.2.2 算例2:单气泡上升问题 |
| 4.2.3 算例3:多气泡上升问题 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 结合多重网格法的高效界面两相流模拟方法的构建及性能分析 |
| 5.1 多重网格方法的基本构架 |
| 5.1.1 光顺和光顺算子 |
| 5.1.2 限定和限定算子 |
| 5.1.3 延拓和延拓算子 |
| 5.2 VOSET+IDEAL+多重网格(BCT-Bi-CGSTAB)方法 |
| 5.3 多重网格法实施中的注意事项 |
| 5.3.1 最粗层网格数的选取 |
| 5.3.2 光顺初场的设置 |
| 5.3.3 各层网格光顺次数的选取 |
| 5.4 计算条件及收敛标准 |
| 5.5 算例比较及结果分析 |
| 5.5.1 算例1:单气泡上升问题 |
| 5.5.2 算例2:多气泡上升问题 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 研究成果及发表的学术论文 |
| 作者和导师简介 |
| 附件 |
（3）基于CFD对DTB结晶器结构的优化及其内部流场模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 文献综述 |
| 1.1 工业结晶 |
| 1.1.1 工业结晶概述 |
| 1.1.2 结晶分离过程的特点 |
| 1.2 结晶器种类 |
| 1.3 计算流体力学 |
| 1.3.1 基本控制方程 |
| 1.3.2 湍流的数值模拟方法 |
| 1.3.3 多相流的数值模拟方法 |
| 1.3.4 动静区域的数值模拟方法 |
| 1.3.5 曳力模型 |
| 1.3.6 求解算法 |
| 1.4 CFD在结晶中的应用 |
| 1.5 研究意义及内容 |
| 第2章 数值模拟方法的建立 |
| 2.1 功率准数的验证 |
| 2.1.1 实验模型 |
| 2.1.2 网格划分 |
| 2.1.3 计算物系及条件 |
| 2.1.4 数值模拟方法 |
| 2.1.5 计算结果 |
| 2.2 颗粒临界悬浮转速的验证 |
| 2.2.1 搅拌槽模型 |
| 2.2.2 网格划分 |
| 2.2.3 计算物系 |
| 2.2.4 数值模拟方法 |
| 2.2.5 计算结果 |
| 2.3 网格无关性验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 搅拌桨构型的优化 |
| 3.1 计算模型 |
| 3.1.1 结晶器模型 |
| 3.1.2 搅拌桨模型 |
| 3.2 数值模拟方法 |
| 3.3 模拟结果与分析 |
| 3.3.1 桨型的影响 |
| 3.3.2 桨安装高度的影响 |
| 3.3.3 桨间距的影响 |
| 3.3.4 桨个数的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 DTB结晶器内单相流流场的数值模拟 |
| 4.1 计算模型 |
| 4.2 物性参数和操作条件 |
| 4.3 数值模拟方法 |
| 4.4 模拟结果与分析 |
| 4.4.1 宏观流场 |
| 4.4.2 搅拌桨旋转方向的影响 |
| 4.4.3 介质密度的影响 |
| 4.4.4 搅拌转速的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 DTB结晶器内两相流流场的数值模拟 |
| 5.1 计算模型 |
| 5.2 物性参数和操作条件 |
| 5.3 数值模拟方法 |
| 5.4 模拟结果与分析 |
| 5.4.1 晶体体积分数的影响 |
| 5.4.2 晶体尺寸的影响 |
| 5.4.3 晶体密度的影响 |
| 5.4.4 不同操作条件下的混合时间 |
| 5.5 本章小节 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 |
| 在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（4）黄河宁夏典型河段及水库水动力与水质数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 概述 |
| 1.2.2 水流数学模型研究现状 |
| 1.2.3 泥沙数学模型研究现状 |
| 1.2.3.1 动床阻力 |
| 1.2.3.2 水流挟沙力 |
| 1.2.3.3 推移质输沙率 |
| 1.2.3.4 恢复饱和系数 |
| 1.2.3.5 泥沙扩散系数 |
| 1.2.4 水质数学模型研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第二章 地形的前处理 |
| 2.1 图像拼接技术 |
| 2.1.1 SURF特征点检测 |
| 2.1.1.1 积分图像 |
| 2.1.1.2 Hessian矩阵 |
| 2.1.2 SURF特征描述 |
| 2.1.3 特征匹配 |
| 2.1.4 图像配准 |
| 2.1.5 图像融合 |
| 2.1.6 实验结果和分析 |
| 2.2 图像边缘检测 |
| 2.2.1 数学形态学基本运算 |
| 2.2.2 多尺度数学形态学的边缘检测 |
| 2.2.2.1 数学形态学的边缘检测 |
| 2.2.2.2 多尺度数学形态学的边缘检测 |
| 2.2.2.3 本文算法描述 |
| 2.2.3 实验结果和分析 |
| 2.3 DXF文件生成结果 |
| 2.4 KML文件生成结果 |
| 2.5 地形文件生成结果 |
| 2.6 小结 |
| 第三章 网格剖分技术 |
| 3.1 网格的分类 |
| 3.2 Delaunay三角化法网格的生成 |
| 3.2.1 Delaunay三角化法的原理 |
| 3.2.2 Delaunay三角化法网格生成的算法 |
| 3.2.3 Delaunay三角化法网格的关键问题 |
| 3.2.4 Delaunay三角化法网格剖分的步骤 |
| 3.2.5 Delaunay三角化法网格剖分的实现 |
| 3.3 网格地形插值技术 |
| 3.3.1 地形数据的获取 |
| 3.3.2 基于散点的网格地形插值 |
| 3.3.3 基于数字高程模型的网格地形插值 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 水沙水质数学模型 |
| 4.1 三维水沙水质数学模型 |
| 4.1.1 水流运动方程 |
| 4.1.2 泥沙输移方程 |
| 4.1.3 水质变化方程 |
| 4.2 平面二维水沙水质数学模型 |
| 4.2.1 水流运动方程 |
| 4.2.2 泥沙输移方程 |
| 4.2.3 水质变化方程 |
| 4.3 控制方程的通用形式 |
| 4.3.1 三维水沙水质数学模型控制方程的通用形式 |
| 4.3.2 平面二维水沙水质数学模型控制方程的通用形式 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 控制方程的离散和求解 |
| 5.1 离散方法的概述 |
| 5.2 通用控制方程的离散 |
| 5.2.1 常用的离散格式 |
| 5.2.1.1 中心差分格式(Central Differencing Scheme,CDS) |
| 5.2.1.2 一阶迎风格式(First Order Upwind Scheme,FUS) |
| 5.2.1.3 混合格式(Hybrid Scheme,HS) |
| 5.2.1.4 指数格式(Exponential Scheme,ES) |
| 5.2.1.5 乘方格式(Power Law Scheme) |
| 5.2.1.6 二阶迎风格式(Second Order Upwind Scheme,SUS) |
| 5.2.1.7 QUICK格式 |
| 5.2.2 常用离散格式的性能对比 |
| 5.2.3 二维和三维通用控制方程的离散 |
| 5.2.3.1 二维和三维问题的控制体积 |
| 5.2.3.2 二维和三维问题的离散方程 |
| 5.3 离散方程的求解 |
| 5.3.1 流场数值计算的主要方法 |
| 5.3.2 基于同位网格的SIMPLE算法 |
| 5.3.2.1 交错网格和同位网格 |
| 5.3.2.2 动量方程的离散 |
| 5.3.2.3 速度修正方程 |
| 5.3.2.4 压力修正方程 |
| 5.3.2.5 欠松弛技术 |
| 5.3.2.6 同位网格上SIMPLE算法的计算步骤 |
| 5.3.3 基于非结构网格的SIMPLEC算法 |
| 5.3.3.1 SIMPLEC算法 |
| 5.3.3.2 通用控制方程在非结构网格上的离散 |
| 5.3.3.3 动量方程的离散 |
| 5.3.3.4 速度修正方程 |
| 5.3.3.5 压力修正方程 |
| 5.3.3.6 非机构网格上SIMPLEC算法的计算步骤 |
| 5.3.4 离散方程组的求解 |
| 5.3.5 定解条件 |
| 5.3.5.1 初始条件 |
| 5.3.5.2 边界条件 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 大柳树-沙坡头河段水沙运移数值模拟 |
| 6.1 大柳树-沙坡头河段实测数据分析 |
| 6.1.1 断面地形的分析 |
| 6.1.2 泥沙粒径的分析 |
| 6.2 大柳树-沙坡头河段平面二维水沙运移数值模拟 |
| 6.2.1 河段地形及网格划分 |
| 6.2.2 初始边界条件 |
| 6.2.3 模型的验证 |
| 6.2.3.1 水流运动数值模拟结果的验证 |
| 6.2.3.2 河床变形数值模拟结果的验证 |
| 6.2.4 模拟结果及分析 |
| 6.2.4.1 水流运动数值模拟 |
| 6.2.4.2 河床变形数值模拟 |
| 6.3 大柳树-沙坡头河段三维水沙运移数值模拟 |
| 6.3.1 河段地形及网格划分 |
| 6.3.2 初始边界条件 |
| 6.3.3 模型的验证 |
| 6.3.3.1 平面流场数值模拟结果的分析 |
| 6.3.3.2 断面流场数值模拟结果的验证 |
| 6.3.3.3 横向流速数值模拟结果的分析 |
| 6.3.3.4 输沙特性的分析 |
| 6.3.4 模拟结果及分析 |
| 6.3.4.1 水流运动数值模拟 |
| 6.3.4.2 河床变形分析 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 鸭子荡水库水流运动和水质对流扩散数值模拟 |
| 7.1 鸭子荡水库断面实测数据分析 |
| 7.2 鸭子荡水库平面二维水流运动数值模拟 |
| 7.2.1 水库地形及网格划分 |
| 7.2.2 初始边界条件 |
| 7.2.3 模型的验证 |
| 7.2.4 模拟结果及分析 |
| 7.2.4.1 类型1的模拟结果及分析 |
| 7.2.4.2 类型2的模拟结果及分析 |
| 7.2.4.3 类型3的模拟结果及分析 |
| 7.2.4.4 类型4的模拟结果及分析 |
| 7.3 鸭子荡水库水质实测数据分析 |
| 7.4 鸭子荡水库三维水质对流扩散数值模拟 |
| 7.4.1 水库地形及网格划分 |
| 7.4.2 初始边界条件 |
| 7.4.3 模型的验证 |
| 7.4.4 模拟结果及分析 |
| 7.4.4.1 类型1的模拟结果及分析 |
| 7.4.4.2 类型2的模拟结果及分析 |
| 7.4.4.3 类型3的模拟结果及分析 |
| 7.4.4.4 类型4的模拟结果及分析 |
| 7.5 小结 |
| 第八章 结论和展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文猷 |
| 致谢 |
| 个人简介 |
| 博士期间科研成果 |
（5）基于有限元法的铝液流场数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 有限元的发展与现状 |
| 1.2 铝电解工业的发展与现状 |
| 1.2.1 铝电解工业简介 |
| 1.2.2 目前国内铝电解工业技术问题及应对 |
| 1.3 流体的有限元模拟(简介) |
| 1.4 基于有限元法的铝液流场数值模拟研究的意义及研究内容 |
| 1.4.1 课题研究意义 |
| 1.4.2 课题研究内容 |
| 2 流体的基本数理知识 |
| 2.1 基本方程 |
| 2.2 微分方程系统的性质 |
| 2.2.1 进化失去(lossofevolution)及Hadamard不稳定 |
| 2.2.2 方程类型的确定 |
| 2.2.3 稳态流中方程类型的改变 |
| 2.2.4 边界条件 |
| 2.3 奇点 |
| 2.3.1 椭圆型问题 |
| 2.3.2 粘弹性流体 |
| 3 有限元在流体中的数值模拟 |
| 3.1 网格的划分 |
| 3.1.1 有限元的基本思想 |
| 3.1.2 网格的划分 |
| 3.2 数值模拟过程 |
| 3.2.1 单元分析 |
| 3.2.2 整体分析 |
| 3.2.3 求解方程 |
| 3.2.4 应变与应力 |
| 3.3 本构方程 |
| 3.3.1 非牛顿流场的UCM本构模型 |
| 3.3.2 数值求解 |
| 3.4 多重网格有限元法 |
| 3.4.1 方法的优劣 |
| 3.4.2 多重网格加速性能研究 |
| 3.4.3 雷诺数对加速性能的影响 |
| 3.5 再谈网格划分的子算法 |
| 3.5.1 简化增量算法 |
| 3.5.2 边交换算法 |
| 3.5.3 连通度确定算法 |
| 3.5.4 算法流程 |
| 4 边值问题求解 |
| 4.1 分数阶微分方程概述 |
| 4.1.1 分数阶微分方程的特点 |
| 4.1.2 分数阶微分方程边值问题的研究历程介绍 |
| 4.2 分数阶微分方程边值问题的正解 |
| 4.2.1 分数阶微分方程的边值问题基础介绍 |
| 4.2.2 分数阶微分方程的边值问题的研究内容 |
| 4.2.3 分数阶微分方程的边值问题的总结 |
| 4.3 小结 |
| 5 基于有限元的铝液流场数值模拟 |
| 5.1 界面振动检测 |
| 5.2 COMSOL有限元分析 |
| 5.3 结果和讨论 |
| 5.4 小结 |
| 6 铝液流场网格划分的改进 |
| 6.1 用双线性元求解 |
| 6.2 用Serendipity元求解 |
| 6.3 多重网格求解 |
| 6.4 小结 |
| 7 总结和展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
（6）基于重叠网格技术的船舶操纵运动直接数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景和意义 |
| 1.2 应用操纵性数学模型预报船舶操纵性能的研究进展 |
| 1.2.1 静态约束模试验数值模拟研究进展 |
| 1.2.2 动态约束模试验数值模拟研究进展 |
| 1.3 自航船舶操纵运动数值模拟研究进展 |
| 1.3.1 基于螺旋桨简化体积力方法的船舶操纵运动研究进展 |
| 1.3.2 基于滑移网格模拟螺旋桨的船舶操纵运动研究进展 |
| 1.3.3 基于重叠网格方法的船舶操纵运动研究进展 |
| 1.4 本文的主要工作 |
| 1.5 本文的主要创新 |
| 第二章 数值方法和求解器模块开发 |
| 2.1 求解器基本框架 |
| 2.2 基本数值方法 |
| 2.2.1 流体控制方程 |
| 2.2.2 自由面捕捉VOF方法 |
| 2.2.3 速度压力解耦 |
| 2.2.4 湍流模型 |
| 2.3 边界造波和区域造波模块 |
| 2.3.1 边界入口造波模块 |
| 2.3.2 区域造波模块开发 |
| 2.4 重叠网格方法和操纵控制模块 |
| 2.4.1 重叠网格方法 |
| 2.4.2 多级物体运动 |
| 2.4.3 操纵控制模块开发 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 船舶静水阻力计算验证和约束船模试验数值模拟 |
| 3.1 船舶静水阻力及流场计算验证 |
| 3.1.1 DTMB 5415流场计算验证分析 |
| 3.1.2 KCS流场计算验证分析 |
| 3.2 约束船模试验数值模拟计算模型和工况 |
| 3.3 静态斜拖试验数值模拟 |
| 3.4 动态约束船模试验数值模拟 |
| 3.4.1 纯横荡试验数值模拟 |
| 3.4.2 纯摇首试验数值模拟 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 静水工况下的自航船舶操纵运动数值模拟 |
| 4.1 静水中ONRT船模自航推进数值模拟 |
| 4.1.1 螺旋桨敞水性能计算 |
| 4.1.2 无桨阻力试验数值模拟 |
| 4.1.3 带桨带舵的船舶自航推进数值模拟 |
| 4.2 静水中Z形操纵运动数值模拟 |
| 4.2.1 20/20 Z形操纵运动直接数值模拟 |
| 4.2.2 10/10 Z形操纵运动直接数值模拟 |
| 4.3 静水中自由回转操纵运动直接数值模拟 |
| 4.3.1 非定常阶段 |
| 4.3.2 定常阶段 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 波浪工况下自航船舶航向保持数值研究 |
| 5.1 计算工况和数值造波 |
| 5.1.1 计算工况 |
| 5.1.2 数值造波 |
| 5.2 全附体ONRT模型在波浪中的航向保持数值模拟 |
| 5.2.1 迎浪工况 |
| 5.2.2 首斜浪工况 |
| 5.2.3 横浪工况 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 波浪工况下自航船舶Z形操纵运动数值模拟 |
| 6.1 计算网格和工况 |
| 6.2 波浪上的Z形操纵运动计算结果和分析 |
| 6.2.1 船舶运动响应 |
| 6.2.2 船舶水动力载荷 |
| 6.2.3 流场分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 波浪中自由回转操纵运动数值模拟 |
| 7.1 计算工况 |
| 7.2 数值模拟结果和分析 |
| 7.3 本章小结 |
| 第八章 总结及展望 |
| 8.1 论文总结 |
| 8.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间已发表或录用的论文 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
| 致谢 |
（7）新型复合式井口旋流除砂器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 创新点摘要 |
| 第一章 引言 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 固液旋流除砂器国内外研究现状 |
| 1.2.2 复合式水力旋流器 |
| 1.2.3 固液两相流理论 |
| 1.2.4 固液旋流分离数值模拟研究现状 |
| 1.2.5 激光多普勒测速 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 井口旋流除砂器内固液两相流的数值计算模型 |
| 2.1 复合式井口旋流除砂器结构设计及工作原理 |
| 2.2 复合式井口除砂器模型简化 |
| 2.3 井口旋流除砂器两相流模型 |
| 2.4 湍流模型 |
| 2.5 可动区域模型 |
| 2.6 计算区域网格划分 |
| 2.7 控制方程的离散 |
| 2.8 流场的数值计算方法 |
| 2.8.1 压力速度耦合计算方法 |
| 2.8.2 流场边界条件设置 |
| 2.9 本章小结 |
| 第三章 井口旋流除砂器内流特性与旋转栅结构参数优选 |
| 3.1 复合式井口旋流除砂器内流场分布规律研究 |
| 3.1.1 流体流动的迹线 |
| 3.1.2 除砂器内流场分布 |
| 3.1.3 旋流除砂器内静压力分布 |
| 3.1.4 砂相分布 |
| 3.1.5 旋流除砂器分离性能 |
| 3.2 旋转栅结构设计及参数优选 |
| 3.2.1 旋转栅叶片数对流场分布规律的影响及参数优选 |
| 3.2.2 旋转栅叶片长度对分离性能的影响及参数优选 |
| 3.2.3 旋转栅螺旋角对流场分布规律的影响及参数优选 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 井口旋流除砂器内部流场的LDV试验研究 |
| 4.1 LDV测量原理 |
| 4.2 LDV测速试验工装 |
| 4.3 试验流程 |
| 4.4 试验方案 |
| 4.4.1 试验工况 |
| 4.4.2 测点布置 |
| 4.4.3 试验步骤 |
| 4.5 试验结果与分析 |
| 4.5.1 井口旋流除砂器旋流段LDV测速结果 |
| 4.5.2 流场数值模拟结果的验证 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 操作参数和物性参数对井口旋流除砂器性能的影响 |
| 5.1 流量变化对旋流除砂器流动特性和分离性能的影响 |
| 5.2 旋转栅转速变化对旋流除砂器流动特性和分离性能的影响 |
| 5.3 采出液粘度变化对旋流除砂器流动特性和分离性能的影响 |
| 5.4 砂相粒径变化对井口除砂器分离性能的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（8）中等雷诺数方柱绕流的直接数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 直接数值模拟研究现状 |
| 1.2.1 国外直接数值模拟研究进展 |
| 1.2.2 国内直接数值模拟研究现状 |
| 1.2.3 直接数值模拟研究进展与现状总结 |
| 1.3 直接数值模拟的数值离散方法 |
| 1.3.1 谱方法 |
| 1.3.2 有限差分方法 |
| 1.3.3 有限元方法 |
| 1.3.4 有限体积方法 |
| 1.3.5 LBM（格子玻尔兹曼方法） |
| 1.3.6 时间项离散方法 |
| 1.3.7 直接数值模拟的高性能算法 |
| 1.4 柱体绕流直接数值模拟研究现状 |
| 1.4.1 圆柱绕流直接数值模拟研究现状 |
| 1.4.2 方柱绕流直接数值模拟研究现状 |
| 1.5 本文的主要工作 |
| 第二章 控制方程及其离散过程 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 控制方程 |
| 2.2.1 控制方程的微分形式 |
| 2.2.2 有限体积和交错网格技术 |
| 2.2.3 时间项和非线性项处理 |
| 2.2.4 对流项的离散 |
| 2.2.5 扩散项的离散 |
| 2.2.6 离散后的代数方程组 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 数值方法研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 数值方法介绍 |
| 3.2.1 SIMPLE算法 |
| 3.2.2 PISO算法 |
| 3.2.3 人工压缩算法 |
| 3.3 代数方程组的求解 |
| 3.4 方腔顶盖驱动流计算结果及分析 |
| 3.4.1 方腔顶盖驱动流模型 |
| 3.4.2 三种算法的稳态计算结果对比 |
| 3.4.3 非稳态结果 |
| 3.4.4 结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 串行程序的并行设计 |
| 4.1 并行基础 |
| 4.2 OpenMP并行设计 |
| 4.3 MPI并行设计 |
| 4.3.1 MPI并行设计原理 |
| 4.3.2 MPI编程基础 |
| 4.3.3 串行程序的MPI并行化设计 |
| 4.3.4 并行程序的并行效率 |
| 4.3.5 并行程序的优化 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 二维方柱绕流的直接数值模拟研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 二维方柱绕流数值模拟 |
| 5.2.1 计算区域和计算网格 |
| 5.2.2 初始条件和边界条件 |
| 5.2.3 方柱绕流程序设计细节 |
| 5.2.4 稳态方柱绕流串行程序验证 |
| 5.2.5 非稳态方柱绕流串行程序验证 |
| 5.2.6 Re=100方柱绕流直接数值模拟 |
| 5.2.7 Re=1000方柱绕流直接数值模 |
| 5.2.8 Re=10000方柱绕流直接数值模拟 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 三维方柱绕流的直接数值模拟初步研究 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 三维方腔驱动流程序设计 |
| 6.2.1 控制方程的离散化 |
| 6.2.2 计算区域 |
| 6.2.3 边界条件和初始条件 |
| 6.2.4 计算结果 |
| 6.3 三维方柱绕流并行程序设计 |
| 6.3.1 控制方程的离散化 |
| 6.3.2 计算区域 |
| 6.3.3 边界条件 |
| 6.3.4 三维稳态结果 |
| 6.3.5 三维非稳态结果 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结和展望 |
| 7.1 论文总结 |
| 7.2 论文展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间学术成果 |
（9）分离式压力耦合算法的研究及用于裂解与水合管式反应器的模拟（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 前言 |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 控制方程离散方法简介与进展 |
| 1.1.1 有限差分法 |
| 1.1.2 有限体积法 |
| 1.1.3 有限元法 |
| 1.1.4 有限分析法 |
| 1.2 求解不可压缩流的分离式压力耦合算法的研究进展 |
| 1.2.1 压力修正算法 |
| 1.2.2 分步式算法 |
| 1.3 主流商业软件与开放源码 |
| 1.3.1 主流商业软件介绍与问题 |
| 1.3.2 现有开放源码 |
| 1.4 管式反应器数值模拟相关进展 |
| 1.4.1 环氧乙烷水合反应器的模拟 |
| 1.4.2 管式裂解炉数值模拟概况 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 1.6 创新点 |
| 第二章 分离式压力耦合算法的基本理论与反应器模型建立 |
| 2.1 流体流动、传热与传质的基本控制方程 |
| 2.1.1 Navier-Stokes方程 |
| 2.1.2 能量方程 |
| 2.1.3 组分输运方程 |
| 2.1.4 二维圆柱轴对称坐标下的通用守恒方程 |
| 2.2 方程的有限体积法离散 |
| 2.2.1 结构化网格上的离散 |
| 2.2.2 非结构化网格上的有限体积法离散 |
| 2.3 方程系统的解耦：分离式压力耦合算法 |
| 2.3.1 SIMPLE算法 |
| 2.3.2 Projection算法 |
| 2.4 求解五对角方程的ADI-TDMA算法 |
| 2.5 采用SIMPLE算法进行管式反应器数值模拟的实施方法 |
| 2.5.1 湍流模型 |
| 2.5.2 广义扩散系数与源项 |
| 2.5.3 近壁面处理 |
| 2.5.4 边界条件 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 分离式压力耦合算法的研究 |
| 3.1 一种新式基于三角形非结构化网格SIMPLE算法的程序设计 |
| 3.1.1 计算机程序的组织与结构 |
| 3.1.2 程序的经典算例验证 |
| 3.2 无压Projection算法及其法向边界条件的研究 |
| 3.2.1 Forced flow问题描述与四种法向中间速度边界条件的说明 |
| 3.2.2 法向中间速度边界条件对计算精度的影响 |
| 3.2.3 结论 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 块修正技术在化工管式反应器数值模拟中的应用 |
| 4.1 块修正技术简介 |
| 4.2 块修正技术对管式反应器数值模拟的作用 |
| 4.3 管式反应器数值模拟中块修正技术的数值特性 |
| 4.3.1 行块修正与列块修正的对比 |
| 4.3.2 块修正技术对不同控制方程的作用 |
| 4.3.3 压力修正方程亚松弛因子对块修正技术稳定性的影响 |
| 4.4 双列块修正技术的数值特性 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 环氧乙烷水合反应器的数值模拟 |
| 5.1 水合反应基本信息 |
| 5.1.1 物性参数 |
| 5.1.2 水合反应热力学 |
| 5.1.3 水合反应动力学 |
| 5.2 数值模拟的实施 |
| 5.2.1 模拟基本参数 |
| 5.2.2 广义扩散系数与源项 |
| 5.2.3 近壁面处理 |
| 5.2.4 边界条件 |
| 5.3 模拟结果与讨论 |
| 5.3.1 四种动力学模型对比 |
| 5.3.2 充分发展后的截面速度、温度和转化率分布 |
| 5.3.3 反应器操作参数对产品分布的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 乙烷裂解炉炉管的简化数值模拟 |
| 6.1 乙烷裂解的基本信息 |
| 6.1.1 反应涉及组分的热力学数据 |
| 6.1.2 裂解反应动力学模型 |
| 6.2 数值模拟的实施 |
| 6.2.1 模拟基本参数 |
| 6.2.2 能量方程与组分输运方程的源项 |
| 6.2.3 边界条件 |
| 6.3 变密度问题中的块修正技术 |
| 6.4 模拟结果与讨论 |
| 6.4.1 模型的验证 |
| 6.4.2 炉管流场 |
| 6.4.3 停留时间的影响 |
| 6.4.4 裂解温度的影响 |
| 6.4.5 出口压力和稀释比的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 附录 |
| 致谢 |
（10）多重网格技术在求解Navier-Stokes方程的SIMPLE类算法中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT（英文摘要） |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 计算流体力学研究的发展与概述 |
| 1.3 SIMPLE算法的发展状况 |
| 1.4 水沙数值模拟概述 |
| 1.5 本文的主要工作 |
| 第二章 流体控制方程的离散 |
| 2.1 流体的控制方程 |
| 2.2 控制方程离散方式 |
| 2.2.1 区域离散 |
| 2.2.2 离散方法 |
| 2.2.3 控制方程的离散 |
| 2.3 对流项离散格式 |
| 2.3.1 离散格式的重要性 |
| 2.3.2 对流项离散格式 |
| 2.3.3 离散格式稳定性的讨论 |
| 2.4 代数方程组的求解方法 |
| 2.4.1 求解方法概述 |
| 2.4.2 TDMA算法 |
| 2.4.3 GMRES算法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 SIMPLE类算法及其在同位网格中的应用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 SIMPLE类算法 |
| 3.2.1 SIMPLE算法 |
| 3.2.2 SIMPLER算法 |
| 3.2.3 SIMPLEC算法 |
| 3.2.4 SIMPLEX算法 |
| 3.3 同位网格的实施 |
| 3.3.1 关于动量插值的一些讨论 |
| 3.3.2 同位网格在SIMPLER算法中的应用 |
| 3.4 关于SIMPLE类算法速度修正公式及出口边界的讨论 |
| 3.4.1 速度修正的讨论 |
| 3.4.2 关于出口边界的讨论 |
| 3.5 算例及结论 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 多重网格技术加速SIMPLE类算法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 多重网格算法的概述 |
| 4.3 多重网格法迭代原理 |
| 4.4 多重网格格式 |
| 4.4.1 CS格式 |
| 4.4.2 FAS格式 |
| 4.5 多重网格法在SIMPLE类算法中的应用 |
| 4.6 数值算例 |
| 4.6.1 算例一 |
| 4.6.2 算例二 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 在平面二维水沙数学模型中的应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 曲线网格技术 |
| 5.2.1 概述 |
| 5.2.2 曲线网格生成方法 |
| 5.2.3 网格生成实例 |
| 5.3 二维水沙数学模型 |
| 5.4 多重网格法的应用 |
| 5.4.1 数值解法 |
| 5.4.2 多重网格方法的应用 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论及展望 |
| 参考文献 |
| 附录A SIMPLE算法主程序 |
| 致谢 |
四、多重网格技术在SIMPLE算法中的应用及结果的不确定性分析（论文参考文献）
- [1]基于OpenFOAM平台的离心泵空化性能预测和分析[D]. 危逸枫. 华南理工大学, 2020(02)
- [2]高性能界面两相流数值模拟方法的构建及性能分析[D]. 齐亚强. 北京石油化工学院, 2019
- [3]基于CFD对DTB结晶器结构的优化及其内部流场模拟[D]. 汤俊杰. 湘潭大学, 2019(02)
- [4]黄河宁夏典型河段及水库水动力与水质数值模拟研究[D]. 黄凌霄. 宁夏大学, 2019(02)
- [5]基于有限元法的铝液流场数值模拟[D]. 康筱锋. 西安工业大学, 2018(12)
- [6]基于重叠网格技术的船舶操纵运动直接数值模拟[D]. 王建华. 上海交通大学, 2018(01)
- [7]新型复合式井口旋流除砂器研究[D]. 商艳旭. 东北石油大学, 2016(05)
- [8]中等雷诺数方柱绕流的直接数值模拟研究[D]. 王建春. 中国舰船研究院, 2016(02)
- [9]分离式压力耦合算法的研究及用于裂解与水合管式反应器的模拟[D]. 刘波. 天津大学, 2014(08)
- [10]多重网格技术在求解Navier-Stokes方程的SIMPLE类算法中的应用[D]. 马宁. 北方民族大学, 2008(06)