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文檔簡介
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(shè)計與優(yōu)化有重要意義。由于船體興波問題具有很強(qiáng)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(fù)雜。光滑粒子流體動力學(xué)(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(qiáng)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(chǔ),就該方法目前存在的問題詳細(xì)介紹了自由表面判定、位置修正等最新改進(jìn)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(jìn)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(jìn)后的ISPH方法應(yīng)用于具有強(qiáng)非線性經(jīng)典算例的模擬,和實驗結(jié)果對比分析驗證了該方法的準(zhǔn)確性。最后將改進(jìn)后的ISPH方法和2D+t原理相結(jié)合,對NPL船體興波進(jìn)行了數(shù)值模擬。詳細(xì)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(jié)果對比驗證了該方法的可靠
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