移動粒子半隱式法算法研究.pdf

1、船舶在海浪中航行，不可避免的要面對各類惡劣海況的考驗：在惡劣海浪作用下會引發(fā)船舶大幅非線性搖擺運動，由于船體與波浪相對運動速度很高，波浪會對船舶產(chǎn)生首底砰擊、艏外飄砰擊和甲板上浪等問題?；诰W(wǎng)格法在處理一些網(wǎng)格發(fā)生大變形或數(shù)值不連續(xù)問題時還存在困難，本文以此為背景，從眾多數(shù)值方法中選取一種無網(wǎng)格方法——移動粒子半隱式法(MovingParticle Semi-implicit Method，MPS)。MPS法是完全采用Lagrange描

2、述的，因此不需要離散對流項，避免了由于離散對流項而引起的數(shù)值擴散?？刂品匠讨形⒎炙阕邮峭ㄟ^引入權(quán)函數(shù)轉(zhuǎn)化為粒子間相互作用模型。該方法粒子包含了流體的性質(zhì)，可以在外力和內(nèi)部粒子相互作用下運動，在模擬強非線性自由面流動時具有更靈活、方便的特點，從理論上來講可處理任意變形的流動計算且容易實施。MPS法采用半隱式計算過程來求解動量方程：除壓力項隱式求解外，其它項都顯式求解。MPS法首先應用于核能領(lǐng)域，在水動力學領(lǐng)域的應用剛剛起步，只是處在理論探

3、討階段。 本文的主要目的是對MPS法的基本理論進行研究，為該方法能在船舶與海洋工程領(lǐng)域的廣泛應用打下基礎。為此，本文著重在如下幾個方面進行了探討： 首先，對網(wǎng)格法和無網(wǎng)格法的基本概念和發(fā)展歷史以及優(yōu)缺點進行了介紹，并在閱讀大量MPS法相關(guān)文獻的基礎上對MPS法的發(fā)展現(xiàn)狀進行了介紹和總結(jié)。 其次，對MPS法的進行研究，列舉了幾種常見的核函數(shù)，對MPS法控制方程中微分算子的離散模型進行了分析，并對MPS法的不可壓計算