垂向平面浮力射流的数值研究开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

浮力射流作为流体力学中的一个重要分支，广泛存在于自然界和工程应用中，例如海洋排放、火山喷发、烟囱排烟等。

垂向平面浮力射流是指射流方向与重力方向垂直的一种特殊类型的浮力射流，其流动特性受到浮力、惯性力和环境因素的共同影响，表现出复杂的流动结构和规律，因此，对垂向平面浮力射流的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。

本研究旨在利用数值模拟的方法，深入研究垂向平面浮力射流的流动特性及其影响因素，为相关工程设计和环境保护提供理论依据和技术支持。

2. 本选题国内外研究状况综述

浮力射流的研究一直是流体力学领域的热点和难点问题。

近年来，国内外学者针对不同类型的浮力射流开展了大量的实验研究和数值模拟工作，并取得了丰硕的成果。

在实验研究方面，早期研究主要集中于测量射流轨迹、速度场和浓度场等宏观参数，揭示浮力射流的基本流动特征。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本研究将采用数值模拟的方法，对垂向平面浮力射流进行深入研究，主要内容包括：1.建立垂向平面浮力射流的数学模型，包括流体流动控制方程、湍流模型和边界条件等。

2.对所建立的数学模型进行数值求解，采用合适的数值方法对控制方程进行离散，并利用计算机程序进行求解。

3.对数值模拟结果进行验证和分析，将模拟结果与实验数据或理论解进行对比，验证模型的准确性和可靠性，并分析垂向平面浮力射流的流动特性，包括射流轨迹、速度场分布、浓度场分布等。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用数值模拟的方法，具体步骤如下：1.文献调研：查阅国内外相关文献，了解垂向平面浮力射流的研究现状、理论基础、数值模拟方法等，为研究方案的制定提供参考。

2.模型建立：基于流体力学基本理论，建立垂向平面浮力射流的数学模型，包括流体流动控制方程（navier-stokes方程）、湍流模型（例如k-ε模型、rsm模型或les模型）和边界条件等。

3.数值求解：选择合适的数值方法对控制方程进行离散，例如有限差分法、有限体积法或有限元法等，并利用cfd软件（例如fluent、cfx或openfoam等）进行数值求解。

5. 研究的创新点

本研究的创新点在于：1.采用先进的数值模拟方法，对垂向平面浮力射流进行精细模拟，揭示其流动特性，弥补现有研究的不足。

2.系统研究不同因素对垂向平面浮力射流的影响，分析其影响规律，为相关工程设计提供理论依据。

3.探讨垂向平面浮力射流在工程应用中的潜在价值，为相关领域的技术进步提供新的思路。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

1.陈丽,王殿常,郭帅,等.水平浮射流数值模拟研究进展[j].水资源与水工程学报,2020,31(01):17-24.

2.王永强,张宁川.圆形管道浮力射流三维数值模拟[j].水力发电学报,2016,35(04):1-9.

3.李艳,岳宝珍.浮射流三维数值模拟研究进展[j].水利科技与经济,2018,24(01):10-13 17.