场协同流动分析模型基础研究

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1、万方数据博士学位论文场协同流动分析模型基础研究FundamentalStudyontheFluidFlowAnalysisUsingFieldSynergyPrinciple学10910018答辩日期：20140919大连理工大学DalianUniversityofTechnology万方数据作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的

2、成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：扬翅：回速麴盆堑搓型基型盟壅作者签名：墨始日期：左!生年』L月』L日大连理工大学学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于大连理工大学，允许论文被查阅和借阅。学校有权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印、或扫描等复

3、制手段保存和汇编本学位论文。万方数据大连理工大学博士学位论文摘要目前，计算流体力学可以给出较为丰富的计算结果，例如流场的速度、压力、流线等，为分析流动过程和寻求流固耦合优化设计提供直观帮助，但是依然没有关于流动过程中进一步分析的方法，流固耦合和优化设计多依靠分析人员的经验和主观判断。流动减阻方法多种多样，但缺少流场定量分析的支撑。本文在换热场协同原理的指引下，通过研究流体所受合力和运动速度之间的关系，建立了速度场、速度梯度场之间的耦合协同关系，提出了流动场协同分析模型，试图为流固耦合提供理论、计算新工

4、具。1)借用换热场协同中建立的温度梯度场、速度场之间相耦合的思想，分析了流体速度和速度梯度之间夹角与其运动状态之间的关系，提出使用速度和速度梯度夹角作为两个场之间耦合度联系指标的场协同角。2)通过流体动力学方程推导，给出了场协同角的物理定义和数学表达式。在场协同角定义之后，通过流体运动方程(即N-S方程)和数理分析，并采用Fawe平均定义替代了流体动力学分析常见的时间平均，联立质量守恒方恒，得出了基于场协同概念的流动分析模型。在场协同角和分析模型基础上，在常见的层流不可压缩、层流可压缩和湍流不可压缩三

5、种典型运动状态下，对场协同流动分析模型进行简化，分别得出了对应的场协同分析模型。这三种模型可以依据胎数区分的流动状态，进行各自使用的流场分析和优化。3)为了直观给出场协同分析模型的适用性和优化结果评价，选用了两种层流不可压缩模型、一种湍流不可压缩模型进行试算。在计算流体力学对流场进行计算以后，使用本文提出的场协同流动分析模型、编写程序，对流场结果进行再次加工和分析计算，给出了新的计算结果，其显示方式类似于速度云图，命名为“场协同数云图”。从而该结果为计算流体力学添加了新的数据和分析工具。4)在场协同分

6、析结果的基础上，尝试对固体壁面进行改进，得出了场协同数更优的流固耦合结构，再次通过计算流体力学进行计算，分析结构改进前后的压力变化，发现阻力下降、场协同数提高的结果，从而证明了本文提出的场协同分析模型的正确性和有效性。5)为了将基于质点的场协同分析模型和全场流动过程建立关系，本文分析了5种场协同评价指标，尝试将这五种评价指标与流动分析和涡判定指标联系起来评价场协同分析模型，最终结果表明，模点积平均可以作为流动场协同分析模型在全场层次上的评判指标。万方数据场协同流动分析模型基础研究61应用本文提出的场协

7、同分析模型对气体喷射器内吸入室部分进行分析和改进，通过试验和气动力学分析，再次证明了场协同分析模型的有效性。关键词：场协同；流动减阻；喷射器；场协同角；机械能耗散万方数据大连理工大学博士学位论文ABSTRACTAtpresent，plentyresultsofthefluidflowfieldcanbederivedwiththeComputationalFluidDynamics，suchasthevelocity，pressure，streamlineandSOon,whichcanprovide

8、visibleandusefulassistanceonanalysisoftheflowprocessandoptimizationoffluidsolidcoupling．Butfurthermathematicalanalysismethodsormodelsonhandlingoffluiddatasarestilllack，thefluidsolidcouplingandoptimizationonthefluidmechanicsgreatl