流體拓?fù)鋬?yōu)化是近年來優(yōu)化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),國內(nèi)目前仍處于起步發(fā)展階段,現(xiàn)有研究大部分針對簡單的流道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),而針對復(fù)雜工程問題同時(shí)開展流體拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)方法和實(shí)驗(yàn)對比研究非常少。因此,建立可靠的流體拓?fù)鋬?yōu)化數(shù)學(xué)模型對實(shí)際工程問題進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,就顯得尤為重要。多邊形網(wǎng)格法突破了傳統(tǒng)網(wǎng)格劃分方法在流體拓?fù)鋬?yōu)化過程中不易對復(fù)雜流道結(jié)構(gòu)劃分網(wǎng)格的難題,具有對結(jié)構(gòu)網(wǎng)格依賴性較小,幾何形狀適應(yīng)性強(qiáng)和計(jì)算精度高等優(yōu)點(diǎn)。因此,本文基于變密度法對有限元法和多邊形網(wǎng)格法流體拓?fù)鋬?yōu)化進(jìn)行了研究,并通過實(shí)驗(yàn)對比驗(yàn)證了多邊形網(wǎng)格法對流體拓?fù)鋬?yōu)化問題的可行性和優(yōu)越性。主要研究內(nèi)容包括:（1）利用FEM法、EFG法和多邊形網(wǎng)格法對不可壓縮流體定常流動(dòng)問題的控制方程進(jìn)行了離散,并編寫計(jì)算程序完成了算例的流場分析和對比驗(yàn)證,結(jié)果表明多邊形網(wǎng)格法與EFG法、FEM法流場結(jié)果吻合較好,但相比于EFG法需要兩套節(jié)點(diǎn)來處理壓力震蕩問題,多邊形網(wǎng)格法只需要一套網(wǎng)格就能得到相同精度的計(jì)算結(jié)果。（2）基于變密度法中的材料屬性理性近似模型（RAMP）,選擇最小能量耗散作為流體拓?fù)鋬?yōu)化的目標(biāo)函數(shù),建立了流道結(jié)構(gòu)流體拓?fù)鋬?yōu)化... 

【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題的研究背景及意義
    1.2 流體流動(dòng)分析數(shù)值方法的研究現(xiàn)狀
    1.3 流體拓?fù)鋬?yōu)化方法研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的研究路線和研究內(nèi)容
第2章 基于無網(wǎng)格法和有限元及多邊形網(wǎng)格法的流體流動(dòng)分析
    2.1 引言
    2.2 基于EFG法的流體流動(dòng)分析
        2.2.1 移動(dòng)最小二乘法
        2.2.2 權(quán)函數(shù)
        2.2.3 定常流動(dòng)問題的EFG法離散控制方程
    2.3 基于FEM法的流體流動(dòng)分析
    2.4 基于多邊形網(wǎng)格法的流體流動(dòng)分析
        2.4.1 多邊形網(wǎng)格法基本理論
        2.4.2 流動(dòng)分析的多邊形網(wǎng)格法離散控制方程
    2.5 流場分析算例
        2.5.1 四端器件
        2.5.2 四缸進(jìn)氣歧管
        2.5.3 雙管
    2.6 本章小結(jié)
第3章 基于變密度法的有限元流體拓?fù)鋬?yōu)化研究
    3.1 引言
    3.2 流體動(dòng)力學(xué)問題的基本方程
    3.3 變密度法
        3.3.1 拓?fù)鋬?yōu)化RAMP材料插值模型
        3.3.2 基于變密度法的流體拓?fù)鋬?yōu)化有限元模型
        3.3.3 基于變密度法的有限元流體拓?fù)鋬?yōu)化算法
    3.4 基于變密度法的有限元流體拓?fù)鋬?yōu)化流程
    3.5 基于變密度法的有限元流體拓?fù)鋬?yōu)化算例
        3.5.1 分流管
        3.5.2 四缸進(jìn)氣歧管
        3.5.3 五缸進(jìn)氣歧管
    3.6 有限元拓?fù)鋬?yōu)化參數(shù)的驗(yàn)證
    3.7 本章小結(jié)
第4章 基于變密度法的多邊形網(wǎng)格法流體拓?fù)鋬?yōu)化研究
    4.1 引言
    4.2 基于變密度法的流體拓?fù)鋬?yōu)化多邊形網(wǎng)格法模型
        4.2.1 流體拓?fù)鋬?yōu)化的多邊形網(wǎng)格法數(shù)學(xué)模型
        4.2.2 流體拓?fù)鋬?yōu)化模型的多邊形網(wǎng)格法離散
    4.3 基于變密度法的多邊形網(wǎng)格法流體拓?fù)鋬?yōu)化流程
    4.4 基于變密度法的多邊形網(wǎng)格法流體拓?fù)鋬?yōu)化算例
        4.4.1 雙管
        4.4.2 四缸進(jìn)氣歧管
        4.4.3 四端器件
    4.5 多邊形網(wǎng)格法拓?fù)鋬?yōu)化參數(shù)的驗(yàn)證
    4.6 本章小結(jié)
第5章 流體拓?fù)鋬?yōu)化的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及對比驗(yàn)證
    5.1 實(shí)驗(yàn)原理和流場測試
    5.2 流道結(jié)構(gòu)加工和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建
        5.2.1 流道拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的3D打印
        5.2.2 實(shí)驗(yàn)器材和設(shè)備
        5.2.3 流場測試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建
    5.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和對比驗(yàn)證
        5.3.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
        5.3.2 仿真結(jié)果對比
    5.4 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間已公開發(fā)表的論文和專利
附錄B 攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]水平集與靈敏度分析相結(jié)合的流體形狀識(shí)別與優(yōu)化方法[J]. 劉小民,張彬,張卓颯.  西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2014(07)
[2]基于RAMP插值模型結(jié)合導(dǎo)重法求解拓?fù)鋬?yōu)化問題[J]. 陳祥,劉辛軍.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2012(01)
[3]基于移動(dòng)漸近線方法的結(jié)構(gòu)多剛度拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 張?jiān)魄?羅震,陳立平,趙永勝.  航空學(xué)報(bào). 2006(06)

碩士論文
[1]基于拉格朗日和歐拉描述方法的微混合器設(shè)計(jì)[D]. 徐一凡.中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2013
[2]被動(dòng)式微流體混合器的通道拓?fù)鋬?yōu)化[D]. 高清勇.中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所） 2011



本文編號(hào)：3156619