完全不可壓縮SPH方法的改進以及對高速船的興波模擬.pdf

1、興波阻力對于高速船來說占有很高的比重。研究高速船興波波形，通過波形分析法可以定性分析興波阻力的大小，對提高船舶快速性以及對船舶的設計與優(yōu)化有重要意義。由于船體興波問題具有很強的非線性，這使得傳統(tǒng)網(wǎng)格方法如邊界元法(BEM)、有限差分法(FDM)和有限體積法(FVM)等在網(wǎng)格生成時非常困難，從而在處理具有大自由面變形、翻卷破碎等問題時極其復雜。光滑粒子流體動力學(SPH)是最早出現(xiàn)的一種無網(wǎng)格方法，計算域由一群粒子所表示，擺脫了網(wǎng)格的束縛

2、，對于模擬強非線性問題時優(yōu)勢明顯。目前 SPH方法對于壓力計算有兩種途徑：一是壓力可由密度顯示表示，通過求解粒子密度得到粒子壓力，稱為弱可壓縮SPH(WCSPH)方法；另外一種途徑需要通過求解壓力泊松方程來獲得壓力，稱為完全不可壓縮SPH(ISPH)方法。
　　本文以完全不可壓縮 SPH方法為基礎，就該方法目前存在的問題詳細介紹了自由表面判定、位置修正等最新改進方法。針對傳統(tǒng)插值方法計算精度的不足，介紹了幾種高階核近似插值方法，并

3、對它們的精度進行了對比分析，研究了支持域系數(shù)、粒子分布不規(guī)則度以及核函數(shù)種類對它們的影響。就改進后的ISPH方法應用于具有強非線性經(jīng)典算例的模擬，和實驗結果對比分析驗證了該方法的準確性。最后將改進后的ISPH方法和2D+t原理相結合，對NPL船體興波進行了數(shù)值模擬。詳細介紹了2D+t基本原理和船體剖面插值過程，對在處理變曲面問題時遇到的固壁粒子數(shù)目變化這一難題提出了新的固壁粒子速度和加速度求解方法，并通過和實驗結果對比驗證了該方法的可靠