基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的二維水流數(shù)值模擬研究的開題報(bào)告

基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的二維水流數(shù)值模擬研究的開題報(bào)告一、選題背景及研究意義隨著流體力學(xué)理論和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)值模擬已成為研究復(fù)雜流動(dòng)問題的主要途徑之一。在水力工程領(lǐng)域，水流數(shù)值模擬可以用來預(yù)測(cè)洪水、泥沙沖積、水力結(jié)構(gòu)物受力等問題，具有重要的理論和實(shí)際意義。在數(shù)值模擬中，網(wǎng)格的生成和劃分是非常重要的，直接關(guān)系到數(shù)值求解的精確度和計(jì)算效率。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格由于網(wǎng)格劃分難度大、局部的幾何形狀復(fù)雜、局部的網(wǎng)格大小變化劇烈等特點(diǎn)，受到了很大的限制。而非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格由于具有自適應(yīng)、易于劃分、復(fù)雜幾何形狀容易處理等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于復(fù)雜流動(dòng)問題的數(shù)值模擬中。因此，本文選取基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的二維水流數(shù)值模擬作為研究對(duì)象，旨在通過比較不同非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成算法的優(yōu)缺點(diǎn)，提出適用于二維水流層流和湍流的基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的數(shù)值模擬方法，從而為水力工程實(shí)際問題的仿真分析提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。二、研究?jī)?nèi)容與研究方法本文的研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：1.綜述非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的生成及其應(yīng)用領(lǐng)域。2.比較不同的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成算法，包括Delaunay三角網(wǎng)格生成算法、Voronoi圖生成算法、四叉樹劃分算法等，并分析其優(yōu)缺點(diǎn)。3.基于二維水流的數(shù)值模擬，采用二維Navier-Stokes方程進(jìn)行模擬，涉及到的主要問題包括邊界條件、物理模型、數(shù)值算法等。4.對(duì)比不同非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成算法在水流數(shù)值模擬中的性能表現(xiàn)，包括精確度、計(jì)算效率、容錯(cuò)率等方面，從而選出最適用于二維水流模擬的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成算法。本文的研究方法主要包括文獻(xiàn)資料調(diào)研、數(shù)學(xué)理論分析、數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)和性能評(píng)估比較等方法。三、研究難點(diǎn)及可行性分析本文的研究難點(diǎn)主要在于如何選取最適合二維水流數(shù)值模擬的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成算法，并在數(shù)值模擬中實(shí)現(xiàn)高精度的數(shù)值計(jì)算和合理的建模和邊界處理。此外，本文還需要對(duì)不同算法在不同運(yùn)行環(huán)境下的計(jì)算效率和容錯(cuò)性進(jìn)行調(diào)研和分析。本文采用的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成算法已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，并具有成熟的理論基礎(chǔ)和實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，因此本文的研究具有可行性，并有望在二維水流數(shù)值模擬領(lǐng)域中得到實(shí)用化應(yīng)用。四、預(yù)期研究結(jié)果和意義通過本論文的研究，我們預(yù)期可以得到以下幾點(diǎn)研究結(jié)果和意義：1.綜述非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的生成及其在水力工程領(lǐng)域的應(yīng)用。2.比較不同的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成算法，提出適用于二維水流模擬的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成算法。3.建立基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的二維水流數(shù)值模擬模型，實(shí)現(xiàn)高精度的數(shù)值計(jì)算和合理的物理模擬。4.實(shí)驗(yàn)表明本文選取的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成算法在水流數(shù)值模擬中具有較好的精確度、計(jì)算效率和容錯(cuò)率等性能表現(xiàn)，為水力工程問題的數(shù)值仿真提供了可靠的理論和技術(shù)支持。五、研究進(jìn)度安排本文預(yù)期從2021年9月開始，計(jì)劃分為以下幾個(gè)階段：1.文獻(xiàn)調(diào)研和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格算法比較分析，預(yù)計(jì)完成時(shí)間為2021年12月。2.建立基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的二維水流數(shù)值模擬模型，完成數(shù)值算法的實(shí)現(xiàn)和參數(shù)優(yōu)化，預(yù)計(jì)完成時(shí)間為2022年3月。3.對(duì)比不同非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成算法在二維水流數(shù)值模擬中的性能表現(xiàn)，預(yù)計(jì)完成時(shí)間為2022年6月。4.論文寫作和修改，預(yù)計(jì)完成時(shí)間為2022年9月。六、論