专业计算机应用论文范文
专业计算机应用论文范文第一篇
第一章绪论1.1 选题的目的与意义计算机流体模拟仿真技术具有很强的理论性和应用性,随着计算机水平的不断进步，使得计算机流体模拟仿真技术得以实现，并且广泛应用于各种工程和技术领域。流体问题的控制方程一般是非线性的，模拟仿真区域的几何形状和边界条件也十分复杂，使得理论分析变得很困难，而实验研究又存在研究周期长、费用高和无法得到精确的实验结果等不足，所以计算机流体模拟仿真技术是更好的选择。根据计算机流体模拟仿真得到的精确仿真结果，对流体的速度、温度、压力等进行分析，进而对流体设备的性能进行预测，从而应用于工程实际中，为解决流体应用方面的问题，促进设备结构的改进和研发技术创新以及生产效率的提高提供一定的参考。计算机流体模拟仿真过程是理论分析和实验研究相互结合，得出与实际应用过程逼近的模拟效果。借助于计算机水平的提高，计算机流体模拟仿真优于在假设和近似基础上进行理论构造的方法，而相对于不能通过直接观察或者其他方法获来得比较具体而且完整的信息，计算机流体模拟仿真比传统的实验方法更加实用。本文研究的离心泵和燃烧过程，在国民经济各部门中都有着广泛的应用。在工程应用中泵消耗的能源量一直都十分大，泵中应用最广泛的是离心泵，然而其工作效率一直比较低，如何提高离心泵的效率等问题是研究的焦点。同样我国绝大多数的电都是通过燃烧煤粉的火力发电来获得的，而现阶段存在着燃烧率低、污染物排放严重等问题。提高离心泵多工况点的效率是设计中应追寻的目标；而煤粉燃烧效率的提高对节约能源、减少污染物的排放也将有很大帮助。利用计算机流体模拟仿真技术，提高离心泵的工作效率和煤粉的燃烧效率是一项具有重要应用价值和现实意义的课题，对节约能源、减少污染和提高生产效率具有一定的参考价值。1.2 国内外研究现状及趋势在国外一些技术比较先进的国家和地区，自二十世纪六十年代以来计算机流体模拟仿真技术已经有了很快的发展速度。工业需求的加大和航天事业的不断进步为计算机流体模拟仿真技术的发展提供了保障和推动力。目前在国外，在航空、航天、汽车等诸多工业领域，利用计算机流体模拟仿真进行的反复设计、分析、优化已成为标准的必经步骤和手段。在国内计算机流体模拟仿真技术的起步比较晚，但还是取得了相当广泛的应用。计算机流体模拟仿真技术已在汽车的工业设计、核能发电及太空探索等领域有了成功的应用。在航空航天方面，首架喷气涡扇式飞机的成功研制，体现出来的就是计算流体模拟仿真技术在我国应用的典范；汽车方面，随着全球汽车制造向中国的转移，汽车研发能力开始提上日程，出于综合成本的考虑，这些企业最终都将依赖计算流体模拟仿真技术。计算机流体模拟仿真可以成为理论分析和实验研究之间联系的一个纽带，相信随着科技的进步和计算机水平的提高，计算机流体模拟仿真技术会更好地应用于工程领域复杂问题的解决中，并且在科学研究中发挥着越来越重要的作用。1.3 本文主要研究内容本文根据计算机流体模拟仿真得到的结果，对离心泵的性能进行预测，将模拟仿真和预测的结果应用于工程实际中，从而改善离心泵在偏工况下的运行性能，提高离心泵在全性能范围内的运行效率，达到节约能源的目的；并且对EBU模型内的煤粉燃烧过程进行深入分析，根据模拟仿真的结果，指导煤粉燃烧器的设计，从而达到提高燃烧效率和减少污染的目的。本文的研究内容主要包括以下几个方面：1）在查阅相关资料后上，介绍了选题的目的和意义，以及计算机流体模拟仿真的国内外研究现状和发展趋势。2）重点论述了 Navier-Stoes 方程的数学模型，分析研究了流体模拟仿真的Euler 法和 Lagrange 法，提出了改进的 Runge-utta 法的数值模拟方法；对流体的控制方程和湍流模型进行了描述，并说明了近壁区域的处理。3）概括了计算机流体模拟仿真的作用和求解方法，并且介绍了网格的划分和模拟仿真软件的知识。4）本研究工作以离心泵及基于 EBU 模型的燃烧过程作为实验对象进行计算机流体模拟仿真：建立离心泵及 EBU 模型的几何模型，然后选定包含所要研究的物体的流体区域；对模拟仿真区域进行网格划分，并给出计算机流体模拟仿真所需的边界条件、初始条件和流动条件；进行计算机流体模拟仿真，得到所关心的模拟仿真结果；将模拟仿真结果做进一步的分析和处理，对提高离心泵的工作效率和煤粉的燃烧效率，达到节约能源、减少污染和提高生产效率具有一定的参考价值。第二章流体模拟仿真的相关理论2.1 流体的控制方程离心泵和EBU模型内部的流动遵循质量守、动量守恒和能量守恒定律，满足流体的控制方程。流体的控制方程包括质量方程、动量方程和能量方程[2][8]。然而，首先我们将需要发展一种能够讨论流体内部的力的描述方式。流体力学进入到了一个叫做连续力学的更普通的范围里：对材料的研究是由物质的连续区域组成的。由于正在研究流体，我们将把这个区域叫做流体体积；它有维数 x ， y ， z 。为了理解流体的行动，我们必须首先解释在我们的流体体积上起作用的力。在连续力学的语言中，这些力被叫做压力和张力。重点论述了 Navier-Stoes 方程的数学模型，分析研究了流体模拟仿真的Euler 法和 Lagrange 法，提出了改进的 Runge-utta 法的数值模拟方法；对流体的控制方程和湍流模型进行了描述，并说明了近壁区域的处理。第三章计算机流体模拟仿真.........223.1 计算机流体模拟仿真的作用.......223.2 Navier-Stoes 方程的数值模型 .........233.2.1 离散方程的边界值......233.2.2 流量函数....243.3 模型的网格划分方法.......273.3.1 网格划分....273.3.2 网格生成过程........273.4 模拟仿真软件.......283.5 本章小结.........29第四章计算机流体模拟仿真在工程领域.......304.1 流体机械简介.......304.2 流体机械离心泵的相似理论.......324.2.1 相似条件....324.2.2 相似定律....334.3 离心泵模拟仿真.........344.4 离心泵的物理模型.....364.5 模拟仿真结果.......364.6 结果分析及离心泵性能预测.......374.7 本章小结.........40第五章基于 EBU 模型的燃烧过程模拟.........415.1 计算机流体模拟仿真在煤粉燃烧.........415.2 EBU 模型空气动力学特性....425.3 煤粉燃烧的数学模型.......455.4 C 语言编程与 FLUENT 混合仿真.......455.5 模拟仿真对象及燃料特性.....495.6 仿真结果及分析........505.7 本章小结.........53结论计算机流体模拟仿真及其工程应用涉及多门学科，包括计算机技术、计算机图形学、控制理论与工程、计算流体力学等，本文主要研究工作，理论研究部分和工程应用实践部分可总结为以下几个方面：(1)根据不可压缩粘性流体动力学的基本理论和方法，建立了离心泵和EBU燃烧模型内流体流动的控制方程组，并且重点论述了相应的Navier-Stoes方程以及流体模拟仿真的方法。(2)运用计算机流体模拟仿真分析泵的内部流动，预测其性能，模拟仿真结果与实验结果的对比，表明计算机流体模拟仿真方法可以做为离心泵结构的优化设计提供参考。(3)运用计算机流体模拟仿真方法对EBU模型内的煤粉燃烧过程进行模拟仿真，根据模拟仿真的结果以及对结果的分析和后处理，为深入理解煤粉的燃烧过程、提高煤粉的燃烧效率，降低污染物的排放和为实际煤粉进入系统的改进设计提供了参考。参考文献[1]Cameron Chrisman, A Comparison www.51lunwen.org/puterapplication/ of Grid-Based Techniques for Navier-Stoes FluidSimulation in Computer Graphics[D], UNIVERSITY OF CALIFORNIA, SAN DIEGO forthe degree Master.2008.[2] 刘顺隆，郑群.计算流体力学[M].黑龙江：哈尔滨工业大学出版社，1998.[3] A.Amsden.The smac method: A numerical technique for calculating inpressible fluidflows[],1970.[4] G. . Batchelor. An introduction to fluid dynamics[]. Cambridge Mathematical Library.Cambridge University Press, Cambridge,paperbac edition, 1999.[5]王秀勇，王灿星.于数值模拟的离心泵性能预测[].流体机械，2007，35（10）：9-13.[6] ames W. Daily and Donald R.F. Harleman. Fluid Dynamics[M].Addison Wesley Publishing,Reading, MA, USA, 1966.[7] Onate E ， Idelsohn5.Amesh-free finite point method for transport and fluid flowproblems[].Comut Meeh,1998,21:283-292[8] 任安禄.不可压缩粘性流场计算方法[M].北京：国防工业出版社，2003[9] Ubhayaar S,Sticler DB,Rosenberg CW,Gannon RE.Rapid devolatilization ifpulverized coal in hot bustion gases,Sixteenth Symposium(International)onCombustion,Pittsburg[]:The Combustion Institute;1977.p.427-436.[10] 陈乃祥,吴玉林.离心泵[M].北京:机械工业出版社,2003．
专业计算机应用论文范文第二篇
第一章绪论1.1 选题的目的与意义计算机流体模拟仿真技术具有很强的理论性和应用性,随着计算机水平的不断进步，使得计算机流体模拟仿真技术得以实现，并且广泛应用于各种工程和技术领域。流体问题的控制方程一般是非线性的，模拟仿真区域的几何形状和边界条件也十分复杂，使得理论分析变得很困难，而实验研究又存在研究周期长、费用高和无法得到精确的实验结果等不足，所以计算机流体模拟仿真技术是更好的选择。根据计算机流体模拟仿真得到的精确仿真结果，对流体的速度、温度、压力等进行分析，进而对流体设备的性能进行预测，从而应用于工程实际中，为解决流体应用方面的问题，促进设备结构的改进和研发技术创新以及生产效率的提高提供一定的参考。计算机流体模拟仿真过程是理论分析和实验研究相互结合，得出与实际应用过程逼近的模拟效果。借助于计算机水平的提高，计算机流体模拟仿真优于在假设和近似基础上进行理论构造的方法，而相对于不能通过直接观察或者其他方法获来得比较具体而且完整的信息，计算机流体模拟仿真比传统的实验方法更加实用。本文研究的离心泵和燃烧过程，在国民经济各部门中都有着广泛的应用。在工程应用中泵消耗的能源量一直都十分大，泵中应用最广泛的是离心泵，然而其工作效率一直比较低，如何提高离心泵的效率等问题是研究的焦点。同样我国绝大多数的电都是通过燃烧煤粉的火力发电来获得的，而现阶段存在着燃烧率低、污染物排放严重等问题。提高离心泵多工况点的效率是设计中应追寻的目标；而煤粉燃烧效率的提高对节约能源、减少污染物的排放也将有很大帮助。利用计算机流体模拟仿真技术，提高离心泵的工作效率和煤粉的燃烧效率是一项具有重要应用价值和现实意义的课题，对节约能源、减少污染和提高生产效率具有一定的参考价值。1.2 国内外研究现状及趋势在国外一些技术比较先进的国家和地区，自二十世纪六十年代以来计算机流体模拟仿真技术已经有了很快的发展速度。工业需求的加大和航天事业的不断进步为计算机流体模拟仿真技术的发展提供了保障和推动力。目前在国外，在航空、航天、汽车等诸多工业领域，利用计算机流体模拟仿真进行的反复设计、分析、优化已成为标准的必经步骤和手段。在国内计算机流体模拟仿真技术的起步比较晚，但还是取得了相当广泛的应用。计算机流体模拟仿真技术已在汽车的工业设计、核能发电及太空探索等领域有了成功的应用。在航空航天方面，首架喷气涡扇式飞机的成功研制，体现出来的就是计算流体模拟仿真技术在我国应用的典范；汽车方面，随着全球汽车制造向中国的转移，汽车研发能力开始提上日程，出于综合成本的考虑，这些企业最终都将依赖计算流体模拟仿真技术。计算机流体模拟仿真可以成为理论分析和实验研究之间联系的一个纽带，相信随着科技的进步和计算机水平的提高，计算机流体模拟仿真技术会更好地应用于工程领域复杂问题的解决中，并且在科学研究中发挥着越来越重要的作用。1.3 本文主要研究内容本文根据计算机流体模拟仿真得到的结果，对离心泵的性能进行预测，将模拟仿真和预测的结果应用于工程实际中，从而改善离心泵在偏工况下的运行性能，提高离心泵在全性能范围内的运行效率，达到节约能源的目的；并且对EBU模型内的煤粉燃烧过程进行深入分析，根据模拟仿真的结果，指导煤粉燃烧器的设计，从而达到提高燃烧效率和减少污染的目的。本文的研究内容主要包括以下几个方面：1）在查阅相关资料后上，介绍了选题的目的和意义，以及计算机流体模拟仿真的国内外研究现状和发展趋势。2）重点论述了 Navier-Stoes 方程的数学模型，分析研究了流体模拟仿真的Euler 法和 Lagrange 法，提出了改进的 Runge-utta 法的数值模拟方法；对流体的控制方程和湍流模型进行了描述，并说明了近壁区域的处理。3）概括了计算机流体模拟仿真的作用和求解方法，并且介绍了网格的划分和模拟仿真软件的知识。4）本研究工作以离心泵及基于 EBU 模型的燃烧过程作为实验对象进行计算机流体模拟仿真：建立离心泵及 EBU 模型的几何模型，然后选定包含所要研究的物体的流体区域；对模拟仿真区域进行网格划分，并给出计算机流体模拟仿真所需的边界条件、初始条件和流动条件；进行计算机流体模拟仿真，得到所关心的模拟仿真结果；将模拟仿真结果做进一步的分析和处理，对提高离心泵的工作效率和煤粉的燃烧效率，达到节约能源、减少污染和提高生产效率具有一定的参考价值。第二章流体模拟仿真的相关理论2.1 流体的控制方程离心泵和EBU模型内部的流动遵循质量守、动量守恒和能量守恒定律，满足流体的控制方程。流体的控制方程包括质量方程、动量方程和能量方程[2][8]。然而，首先我们将需要发展一种能够讨论流体内部的力的描述方式。流体力学进入到了一个叫做连续力学的更普通的范围里：对材料的研究是由物质的连续区域组成的。由于正在研究流体，我们将把这个区域叫做流体体积；它有维数 x ， y ， z 。为了理解流体的行动，我们必须首先解释在我们的流体体积上起作用的力。在连续力学的语言中，这些力被叫做压力和张力。重点论述了 Navier-Stoes 方程的数学模型，分析研究了流体模拟仿真的Euler 法和 Lagrange 法，提出了改进的 Runge-utta 法的数值模拟方法；对流体的控制方程和湍流模型进行了描述，并说明了近壁区域的处理。第三章计算机流体模拟仿真.........223.1 计算机流体模拟仿真的作用.......223.2 Navier-Stoes 方程的数值模型 .........233.2.1 离散方程的边界值......233.2.2 流量函数....243.3 模型的网格划分方法.......273.3.1 网格划分....273.3.2 网格生成过程........273.4 模拟仿真软件.......283.5 本章小结.........29第四章计算机流体模拟仿真在工程领域.......304.1 流体机械简介.......304.2 流体机械离心泵的相似理论.......324.2.1 相似条件....324.2.2 相似定律....334.3 离心泵模拟仿真.........344.4 离心泵的物理模型.....364.5 模拟仿真结果.......364.6 结果分析及离心泵性能预测.......374.7 本章小结.........40第五章基于 EBU 模型的燃烧过程模拟.........415.1 计算机流体模拟仿真在煤粉燃烧.........415.2 EBU 模型空气动力学特性....425.3 煤粉燃烧的数学模型.......455.4 C 语言编程与 FLUENT 混合仿真.......455.5 模拟仿真对象及燃料特性.....495.6 仿真结果及分析........505.7 本章小结.........53结论计算机流体模拟仿真及其工程应用涉及多门学科，包括计算机技术、计算机图形学、控制理论与工程、计算流体力学等，本文主要研究工作，理论研究部分和工程应用实践部分可总结为以下几个方面：(1)根据不可压缩粘性流体动力学的基本理论和方法，建立了离心泵和EBU燃烧模型内流体流动的控制方程组，并且重点论述了相应的Navier-Stoes方程以及流体模拟仿真的方法。(2)运用计算机流体模拟仿真分析泵的内部流动，预测其性能，模拟仿真结果与实验结果的对比，表明计算机流体模拟仿真方法可以做为离心泵结构的优化设计提供参考。(3)运用计算机流体模拟仿真方法对EBU模型内的煤粉燃烧过程进行模拟仿真，根据模拟仿真的结果以及对结果的分析和后处理，为深入理解煤粉的燃烧过程、提高煤粉的燃烧效率，降低污染物的排放和为实际煤粉进入系统的改进设计提供了参考。参考文献[1]Cameron Chrisman, A Comparison www.51lunwen.org/puterapplication/ of Grid-Based Techniques for Navier-Stoes FluidSimulation in Computer Graphics[D], UNIVERSITY OF CALIFORNIA, SAN DIEGO forthe degree Master.2008.[2] 刘顺隆，郑群.计算流体力学[M].黑龙江：哈尔滨工业大学出版社，1998.[3] A.Amsden.The smac method: A numerical technique for calculating inpressible fluidflows[],1970.[4] G. . Batchelor. An introduction to fluid dynamics[]. Cambridge Mathematical Library.Cambridge University Press, Cambridge,paperbac edition, 1999.[5]王秀勇，王灿星.于数值模拟的离心泵性能预测[].流体机械，2007，35（10）：9-13.[6] ames W. Daily and Donald R.F. Harleman. Fluid Dynamics[M].Addison Wesley Publishing,Reading, MA, USA, 1966.[7] Onate E ， Idelsohn5.Amesh-free finite point method for transport and fluid flowproblems[].Comut Meeh,1998,21:283-292[8] 任安禄.不可压缩粘性流场计算方法[M].北京：国防工业出版社，2003[9] Ubhayaar S,Sticler DB,Rosenberg CW,Gannon RE.Rapid devolatilization ifpulverized coal in hot bustion gases,Sixteenth Symposium(International)onCombustion,Pittsburg[]:The Combustion Institute;1977.p.427-436.[10] 陈乃祥,吴玉林.离心泵[M].北京:机械工业出版社,2003．