SPH算法改進(jìn)及在晃蕩與入水中的應(yīng)用.pdf

1、自由表面流動(dòng)問題是船舶水動(dòng)力學(xué)中一類重要的問題。因此，對此類問題進(jìn)行精確而高效的數(shù)值模擬具有重要的意義。光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)(SPH)方法由于其無網(wǎng)格、粒子類方法的特性，在對此類問題的研究上具有天然的優(yōu)勢。然而，傳統(tǒng)SPH方法在處理自由表面流動(dòng)問題時(shí)存在一些問題。本文針對自由表面流動(dòng)問題，對SPH方法進(jìn)行了算法改進(jìn)研究，并應(yīng)用于晃蕩和入水這兩類問題。
　　不可壓縮SPH(ISPH)模型和弱可壓縮SPH(WCSPH)模型是SPH方法實(shí)

2、現(xiàn)的兩種途徑。以往的研究者一般認(rèn)為ISPH模型優(yōu)于或者不弱于WCSPH模型。但是，該結(jié)論僅針對無自由表面的水動(dòng)力問題，而未考慮自由表面的變形、破碎等現(xiàn)象對于ISPH模型的穩(wěn)定性和精度的影響。本文對兩種SPH模型在自由表面流動(dòng)問題上的適用性進(jìn)行了比較性研究，發(fā)現(xiàn)在自由表面流動(dòng)問題的數(shù)值模擬中，WCSPH模型比ISPH模型具有更高的計(jì)算精度和穩(wěn)定性，并且在計(jì)算規(guī)模增大時(shí)體現(xiàn)出更好的計(jì)算效率。
　　固定邊界條件的施加是SPH方法中的一個(gè)

3、難點(diǎn)問題。本文對耦合動(dòng)力學(xué)固定邊界條件進(jìn)行了改進(jìn)，消除了初始固壁壓力振蕩的現(xiàn)象;同時(shí)，引入了一種新的固壁壓力測量方法，獲得了更為精確的固壁壓力值。運(yùn)用改進(jìn)的WCSPH模型，本文對晃蕩過程中液艙固定邊界上的壓力變化規(guī)律進(jìn)行了研究，并結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比。結(jié)果表明，改進(jìn)的WCSPH可以獲得穩(wěn)定的壓力場和準(zhǔn)確的固壁壓力曲線。
　　入水問題是船舶水動(dòng)力學(xué)非常關(guān)注的一個(gè)問題。傳統(tǒng)的平板型底面在入水過程中會(huì)受到巨大的砰擊壓力，對船舶的穩(wěn)定性和