連續(xù)力切割網(wǎng)格法的應(yīng)用.pdf

1、大型LNG船在高海況下航行時(shí)，面臨的一個(gè)突出問題是部分裝載的艙內(nèi)液體在外界激勵(lì)下發(fā)生晃蕩，液體晃蕩導(dǎo)致的艙壁強(qiáng)度和疲勞等問題越來越被關(guān)注，尤其對(duì)于近年來廣泛采用的薄膜式LNG液艙壁，液艙結(jié)構(gòu)的彈性不可忽略，艙內(nèi)流場(chǎng)與液艙結(jié)構(gòu)之間的相互作用更為顯著。此外，在深海油氣田的開發(fā)過程中，深海柔性立管渦激振動(dòng)也屬于典型的流固耦合問題。
　　浸入邊界法作為研究流固耦合問題的一類非協(xié)調(diào)網(wǎng)格方法，其原理是通過在流體動(dòng)量方程中增加力源項(xiàng)，并滿足兩相

2、交界面速度連續(xù)邊界條件，來實(shí)現(xiàn)流體域與結(jié)構(gòu)域的耦合效應(yīng)。該方法可避免數(shù)值求解過程中的網(wǎng)格更新，計(jì)算網(wǎng)格為固定直角網(wǎng)格，與復(fù)雜繁瑣的貼體網(wǎng)格生成不同的是，網(wǎng)格生成不依賴于物體形狀。因此，此類方法的顯著特點(diǎn)在于網(wǎng)格生成簡(jiǎn)單、無需重新劃分網(wǎng)格，進(jìn)而可描述多物體復(fù)雜運(yùn)動(dòng)邊界及其大變形問題。進(jìn)一步，連續(xù)力浸入邊界法中力源項(xiàng)滿足某種特定的力學(xué)關(guān)系式，一般具有顯式的解析表達(dá)式，故可處理彈性邊界問題。
　　本文基于自主開發(fā)的非線性兩相流大渦模擬C

3、FD平臺(tái)，包括自主改進(jìn)的徑向基函數(shù)切割網(wǎng)格有限體積法和質(zhì)量力模型，嵌入連續(xù)力浸入邊界法的思想，并結(jié)合切割網(wǎng)格有限體積法數(shù)值模擬流場(chǎng)與彈性邊界的相互作用。通過發(fā)展徑向基函數(shù)切割網(wǎng)格流體體積分?jǐn)?shù)、面積分?jǐn)?shù)的數(shù)值處理技術(shù)，可模擬多體復(fù)雜動(dòng)物體，提高計(jì)算精度。全文共分為6章：
　　第1章重點(diǎn)闡述浸入邊界法的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，并提出本文的研究方向和主要工作。
　　第2章構(gòu)建基于浸入邊界法求解流固耦合問題的數(shù)學(xué)模型，以清晰地認(rèn)識(shí)浸入邊界法