| 摘要 | 第4-6页 |
| Abstract | 第6-8页 |
| 主要符号表 | 第22-23页 |
| 1 绪论 | 第23-36页 |
| 1.1 研究背景 | 第23页 |
| 1.2 密度均匀流中椭球体绕流研究现状 | 第23-25页 |
| 1.3 密度分层流中钝体绕流研究现状 | 第25-31页 |
| 1.3.1 分层流中物体运动尾迹的研究 | 第26-29页 |
| 1.3.2 运动体在分层流中受力的研究 | 第29-31页 |
| 1.4 湍流的数值模拟方法 | 第31页 |
| 1.5 研究现状的总结及存在问题 | 第31-32页 |
| 1.6 本文的研究内容和目的 | 第32-36页 |
| 2 控制方程 | 第36-49页 |
| 2.1 引言 | 第36页 |
| 2.2 粘性密度分层流基本控制方程 | 第36-37页 |
| 2.3 k-ω SST雷诺平均模型 | 第37-39页 |
| 2.4 IDDES大涡模型 | 第39-44页 |
| 2.4.1 分离涡模型 | 第40-41页 |
| 2.4.2 延迟的分离涡模型 | 第41-42页 |
| 2.4.3 改进的延迟分离涡模型 | 第42-43页 |
| 2.4.4 壁面函数和y~+ | 第43-44页 |
| 2.5 椭球自主运动方程 | 第44-48页 |
| 2.5.1 固体力学分析 | 第44-45页 |
| 2.5.2 平动方程 | 第45页 |
| 2.5.3 转动方程 | 第45-46页 |
| 2.5.4 有限转动张量和四元数 | 第46-48页 |
| 2.6 本章小结 | 第48-49页 |
| 3 数值方法和验证 | 第49-104页 |
| 3.1 引言 | 第49-50页 |
| 3.2 偏微分方程的离散格式 | 第50-67页 |
| 3.2.1 离散准则 | 第51-52页 |
| 3.2.2 对流项的离散和基于TVD限制器的混合格式 | 第52-54页 |
| 3.2.3 对流项离散格式的验证 | 第54-55页 |
| 3.2.4 扩散项的离散和非正交修正 | 第55-58页 |
| 3.2.5 扩散项离散格式的验证 | 第58-59页 |
| 3.2.6 梯度项的离散 | 第59-61页 |
| 3.2.7 时间项的离散 | 第61-63页 |
| 3.2.8 层流条件下的三维椭球绕流 | 第63-67页 |
| 3.3 压力速度耦合的迭代算法 | 第67-72页 |
| 3.3.1 对流项的线性化 | 第67-68页 |
| 3.3.2 PISO算法 | 第68-71页 |
| 3.3.3 改进的PISO算法 | 第71页 |
| 3.3.4 线性代数方程组的求解 | 第71-72页 |
| 3.4 网格划分和网格运动 | 第72-77页 |
| 3.4.1 基于网格实时拓扑优化的四面体动网格方法 | 第72-74页 |
| 3.4.2 四面体动网格的验证 | 第74-75页 |
| 3.4.3 基于径向基函数的六面体网格变形方法 | 第75-77页 |
| 3.5 边界条件 | 第77-79页 |
| 3.6 六自由度自主运动模型的程序实现和验证 | 第79-82页 |
| 3.6.1 椭球体动力学分析 | 第79-80页 |
| 3.6.2 程序实现 | 第80-81页 |
| 3.6.3 六自由度自主运动模型的验证 | 第81-82页 |
| 3.7 双向流固耦合 | 第82-86页 |
| 3.7.1 流固耦合过程 | 第82-85页 |
| 3.7.2 基于Aitken加速的双向流固耦合 | 第85-86页 |
| 3.8 IDDES大涡模拟数值模型的验证 | 第86-95页 |
| 3.8.1 Re=10000下的小球绕流数值模拟 | 第87页 |
| 3.8.2 Re=1.14 × 10~6下的小球绕流数值模拟 | 第87-95页 |
| 3.9 连续密度分层流数值模型的验证 | 第95-103页 |
| 3.9.1 密度分层流场参数设置 | 第95-96页 |
| 3.9.2 密度分层流下的小球绕流 | 第96-100页 |
| 3.9.3 IDDES和k-ω SST计算结果的比较 | 第100-103页 |
| 3.10 本章小结 | 第103-104页 |
| 4 椭球体俯仰振荡运动 | 第104-145页 |
| 4.1 引言 | 第104-105页 |
| 4.2 粘性分层流中椭球体绕流数值模拟 | 第105-114页 |
| 4.2.1 流场参数设置 | 第105-106页 |
| 4.2.2 水平切面内的Lee波场和随机内波 | 第106-110页 |
| 4.2.3 垂向切面内的密度场和Lee波场演化 | 第110-114页 |
| 4.3 粘性分层流中椭球体自由俯仰振荡研究 | 第114-120页 |
| 4.3.1 考虑网格运动的粘性分层流方程 | 第114页 |
| 4.3.2 椭球自由俯仰振荡方程 | 第114-115页 |
| 4.3.3 数值模拟 | 第115-120页 |
| 4.4 粘性分层流中椭球体受迫连续俯仰振荡研究 | 第120-140页 |
| 4.4.1 数值模型的建立和参数设置 | 第120页 |
| 4.4.2 数值分析 | 第120-140页 |
| 4.4.2.1 内波的传播 | 第120-128页 |
| 4.4.2.2 速度场的流线 | 第128-129页 |
| 4.4.2.3 涡的演化 | 第129-139页 |
| 4.4.2.4 粘性力和力矩 | 第139-140页 |
| 4.5 本章小结 | 第140-145页 |
| 5 椭球体自主运动 | 第145-166页 |
| 5.1 引言 | 第145页 |
| 5.2 流场参数设置 | 第145-146页 |
| 5.3 密度均匀流中椭球体自主运动数值模拟 | 第146-152页 |
| 5.3.1 Re=10000下椭球体的自主运动 | 第146-147页 |
| 5.3.2 Re=4.2 × 10~6下椭球体的自主运动 | 第147-152页 |
| 5.4 密度分层流中椭球体自主运动数值模拟 | 第152-163页 |
| 5.4.1 密度层变化分析 | 第152-158页 |
| 5.4.2 运动姿态变化分析 | 第158页 |
| 5.4.3 压力和压力力矩变化分析 | 第158-160页 |
| 5.4.4 粘性力和粘性力矩变化分析 | 第160-163页 |
| 5.5 本章小结 | 第163-166页 |
| 6 总结与展望 | 第166-171页 |
| 6.1 总结 | 第166-169页 |
| 6.2 创新点 | 第169页 |
| 6.3 展望 | 第169-171页 |
| 参考文献 | 第171-179页 |
| 附录A 部分源程序 | 第179-183页 |
| 攻读博士学位期间发表学术论文情况 | 第183-185页 |
| 致谢 | 第185-187页 |
| 作者简介 | 第187页 |
