基于Level-set法的液體晃蕩與彈性結(jié)構(gòu)耦合作用研究.pdf

1、江蘇科技大學(xué)碩士學(xué)位論文基于Levelset法的液體晃蕩與彈性結(jié)構(gòu)耦合作用研究姓名：方智勇申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：船舶與海洋結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)制造指導(dǎo)教師：朱仁慶20060101摘要基于Levelset法的液體晃蕩與彈性結(jié)構(gòu)耦合作用研究摘要載液船舶液艙中的液體晃蕩現(xiàn)象己引起人們的深刻關(guān)注，液體晃蕩載荷與效應(yīng)也已成為航行中載液船舶安全性評(píng)估的重要內(nèi)容之一。本文采用Level—set方法對(duì)液艙內(nèi)液體晃蕩的自由表面進(jìn)行追蹤，整個(gè)流域用統(tǒng)一的N—s方程

2、描述，結(jié)合流場(chǎng)通度的概念和液體晃蕩水彈性力學(xué)理論研究了液體晃蕩與結(jié)構(gòu)的相互耦合作用。本文所做■作具體如下：1建立了基于Levelset方法的描述液體晃蕩的數(shù)學(xué)模型。采用SIMPLE算法求解流場(chǎng)控制方程，在MAC交錯(cuò)嘲格中采用LeapFrog差分格式和DuFortFrankel差分格式(無(wú)條件穩(wěn)定)的組合對(duì)Ns方程進(jìn)行離散；采用積分平均型SuperbeeTVD格式對(duì)Levelset輸運(yùn)方程進(jìn)行求解；重新初始化方程的求解采用修正的Godun

3、ov方法，其中空間導(dǎo)數(shù)的離散采用5階WENO格式構(gòu)造。2提出了一種處理界面處物性參數(shù)過(guò)渡的方法，成功實(shí)現(xiàn)了大密度比(800：1)的氣液兩相流界面遷移的數(shù)值模擬。3結(jié)合流場(chǎng)通度的概念，處理了流場(chǎng)內(nèi)有障礙物的情況，通過(guò)在液艙內(nèi)加設(shè)不同形式的防晃結(jié)構(gòu)比較抑制晃蕩的效果。4應(yīng)用液體晃蕩水彈性力學(xué)理論，建立了液體晃蕩與結(jié)構(gòu)相互耦合作用的數(shù)值模型，其中結(jié)構(gòu)水彈性力學(xué)方程的求解采用AdamsBashforth預(yù)估校正法，通過(guò)編程計(jì)算分析了不同激勵(lì)頻率

4、和不同結(jié)構(gòu)剛度下液體晃蕩引起的結(jié)構(gòu)響應(yīng)特性。通過(guò)上述』=作，得到以下結(jié)論：1用Levelset方法處理液體晃蕩問(wèn)題，不需要顯式地追蹤自由液面，能較方便的處理運(yùn)動(dòng)液面的翻卷、破碎及合并等拓?fù)渥冃巍?本文所提出的界面處物性參數(shù)過(guò)渡的方法既避免了因過(guò)大的物性參數(shù)問(wèn)斷而造成的計(jì)算不穩(wěn)定，義保證r物理模型在界面處的逼真。3流場(chǎng)通度的概念與Levelset方法的結(jié)合，可以較好的處理流場(chǎng)內(nèi)具有障礙物的液體晃蕩問(wèn)題；防晃結(jié)構(gòu)的形式和尺寸對(duì)抑制晃蕩的效果