SPH算法改進及在晃蕩與入水中的應用.pdf

1、自由表面流動問題是船舶水動力學中一類重要的問題。因此，對此類問題進行精確而高效的數(shù)值模擬具有重要的意義。光滑粒子流體動力學(SPH)方法由于其無網(wǎng)格、粒子類方法的特性，在對此類問題的研究上具有天然的優(yōu)勢。然而，傳統(tǒng)SPH方法在處理自由表面流動問題時存在一些問題。本文針對自由表面流動問題，對SPH方法進行了算法改進研究，并應用于晃蕩和入水這兩類問題。
　　不可壓縮SPH(ISPH)模型和弱可壓縮SPH(WCSPH)模型是SPH方法實

2、現(xiàn)的兩種途徑。以往的研究者一般認為ISPH模型優(yōu)于或者不弱于WCSPH模型。但是，該結論僅針對無自由表面的水動力問題，而未考慮自由表面的變形、破碎等現(xiàn)象對于ISPH模型的穩(wěn)定性和精度的影響。本文對兩種SPH模型在自由表面流動問題上的適用性進行了比較性研究，發(fā)現(xiàn)在自由表面流動問題的數(shù)值模擬中，WCSPH模型比ISPH模型具有更高的計算精度和穩(wěn)定性，并且在計算規(guī)模增大時體現(xiàn)出更好的計算效率。
　　固定邊界條件的施加是SPH方法中的一個

3、難點問題。本文對耦合動力學固定邊界條件進行了改進，消除了初始固壁壓力振蕩的現(xiàn)象;同時，引入了一種新的固壁壓力測量方法，獲得了更為精確的固壁壓力值。運用改進的WCSPH模型，本文對晃蕩過程中液艙固定邊界上的壓力變化規(guī)律進行了研究，并結合試驗結果進行對比。結果表明，改進的WCSPH可以獲得穩(wěn)定的壓力場和準確的固壁壓力曲線。
　　入水問題是船舶水動力學非常關注的一個問題。傳統(tǒng)的平板型底面在入水過程中會受到巨大的砰擊壓力，對船舶的穩(wěn)定性和