基于FPM的船舶快速性研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力的大幅提高，基于拉格朗日形式的無(wú)網(wǎng)格數(shù)值計(jì)算方法得到了迅速發(fā)展。其中，有限點(diǎn)法（Finite Point Method，F(xiàn)PM）是比較成功的一種，它使用移動(dòng)最小二乘法對(duì)每一個(gè)粒子點(diǎn)進(jìn)行插值，并采用配點(diǎn)法得到離散方程，完全擺脫背景網(wǎng)格的約束，粒子點(diǎn)之間不存在幾何拓?fù)潢P(guān)系。該方法目前已成功應(yīng)用在固體力學(xué)、流體力學(xué)等領(lǐng)域。相比于基于歐拉格式的網(wǎng)格法，有限點(diǎn)法在處理自由液面大變形、波浪翻卷破碎等劇烈變化的流場(chǎng)時(shí)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，

2、研究 FPM算法原理，探索其在流場(chǎng)中的應(yīng)用，將對(duì)解決工程實(shí)際問(wèn)題有重要意義。
　　本文重點(diǎn)研究有限點(diǎn)法在不可壓縮流體力學(xué)問(wèn)題中的應(yīng)用，尤其是對(duì)船舶快速性的研究。基于C++語(yǔ)言進(jìn)行FPM程序的設(shè)計(jì)開發(fā)，并規(guī)范結(jié)果文件輸出格式和后處理方法。通過(guò)編寫二維Couette流、腔內(nèi)剪切流來(lái)驗(yàn)證程序算法的精度以及對(duì)低流速不帶自由液面的粘性流動(dòng)問(wèn)題的處理能力。其中Couette流成功的應(yīng)用了周期性邊界，既減小了計(jì)算粒子數(shù)量又沒(méi)有影響計(jì)算精度。腔內(nèi)

3、剪切流的運(yùn)動(dòng)邊界只賦予邊界粒子速度但不更新位置。潰壩算例驗(yàn)證 FPM算法對(duì)自由液面大變形及翻卷破碎的處理能力，并在沿程增加障礙物進(jìn)行計(jì)算，之后將二維潰壩拓展到帶障礙三維潰壩，驗(yàn)證程序的可行性。液艙晃蕩考察程序?qū)\(yùn)動(dòng)邊界處理和壓力監(jiān)測(cè)的能力，選取兩種不同的激勵(lì)周期計(jì)算液艙內(nèi)液面響應(yīng)情況，通過(guò)在液艙壁設(shè)置壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)來(lái)驗(yàn)證壓力計(jì)算的精度。最后探討FPM方法在船舶水動(dòng)力計(jì)算中的應(yīng)用。通過(guò)計(jì)算Wigley和DTMB5415船型的船體繞流和靜水阻力