圆柱绕流场涡致柱体振动的研究的任务书.docx

圆柱绕流场涡致柱体振动的研究的任务书
任务书
一、任务背景
圆柱绕流场中的涡致振动问题一直是流体力学领域的研究热点之一。圆柱绕流场中的涡流作用会引发柱体振动，这种现象的发生不仅会影响到船舶、飞行器、桥梁等结构的性能和安全性，也会对水力机械、风力机械等的效率及稳定性产生重要影响。因此，利用数值模拟和实验测量等手段对圆柱绕流场涡致柱体振动现象的物理本质、规律及其影响因素进行深入研究，具有重要的理论和实际意义。
基于此，本任务的目的是深入研究圆柱绕流场中涡致柱体振动的机理及其影响因素，为涡致振动的预测、控制提供理论基础和科学依据，为了提高船舶、飞行器、桥梁等结构的安全性及水力机械、风力机械等的效率及稳定性提供技术支撑。
二、研究内容
1.总体目标：利用数值模拟和实验测量等手段研究圆柱绕流中涡致柱体振动的机理及其影响因素，分析涡致振动对柱体的力学响应及其对结构性能影响的规律。
2.具体研究内容
（1）建立涡致柱体振动模型，利用数值模拟方法对圆柱绕流场中的流体力学特性进行研究，回答下列问题：
①圆柱绕流场涡致柱体振动的机理和规律是什么？
②涡致振动对柱体的受力特性是什么？及动力学响应规律是什么？
③圆柱表面涡量、压力等物理量和振动频率、固有振动形态之间的关系是什么？
（2）设计并搭建合适的实验装置，进行实验测量，并回答下列问题：
①实际流场中涡致柱体振动的形态及其动力学响应规律是什么？
②涡致振动对柱体结构的损伤特性是什么？
③不同流速、柱体直径、柱体表面涂覆等因素对涡致柱体振动的影响规律是什么？
三、研究方法
1.数值模拟方法：利用计算流体力学（CFD）软件对圆柱绕流场进行数值模拟，分析涡体结构、涡旋强度等流体物理参数对涡致柱体振动的影响。
2.实验方法：设计、搭建合适的实验装置，在实验中利用其测量结果，得到涡致柱体振动的形态、及其动力学响应规律。
四、研究目标
(1)通过理论分析和数值模拟，深入掌握圆柱绕流场涡致柱体振动的机理及其影响因素，创新柱体涡致振动的研究方法和手段；
(2)通过实验测量及数据挖掘等手段，获得圆柱绕流场涡致柱体振动的形态及其动力学响应规律，精确计算涡致柱体振动对柱体的受力特性；
(3)对圆柱绕流场涡致柱体振动问题的机理和规律进行深入研究，并对其进行定量化分析，探究并发现影响规律及其影响因素；
(4)在此基础上，为圆柱绕流场涡致柱体振动的预测和控制方法提供更加可靠和实际的理论依据；
(5)最终实现船舶、飞行器、桥梁等结构的安全性和水力机械、风力机械等的效率及稳定性的提高。
五、研究时间和研究经费
本研究计划时长为两年，经费预算为300万。
六、研究成果
(1)发表5篇左右高质量SCI论文；
(2)撰写并完成有关涡致柱体振动机理及其影响因素的研究报告；
(3)向学术界、行业和社会发布有关涡致柱体振动机理及其影响因素的研究成果。
七、研究团队
本研究项目团队由教授、副教授和博士后等构成，时间安排合理，分工明确，各项工作紧密配合，能够有力地保证项目的实施和任务的完成。