晃蕩和內(nèi)孤立波水動力學(xué)問題的數(shù)值研究.pdf

1、在船舶與海洋工程水動力學(xué)中廣泛地存在著界面的捕捉與重構(gòu)等問題，合理而有效地處理這類問題成為了該領(lǐng)域的一個重要分支。文中分別探討了液體晃蕩和內(nèi)孤立波兩類具體問題，他們代表著大小密度差兩種界面流。
　　液貨型船舶的運(yùn)輸過程中液艙晃蕩對其穩(wěn)定性會構(gòu)成較大威脅，因此對于該問題的研究顯示出其必要性。文中我們設(shè)計并進(jìn)行了液艙橫搖試驗，試驗中選取了兩種近臨界水深，并利用數(shù)值方法計算了液艙晃蕩的橫搖和橫蕩等工況，通過對力矩、壓力以及液面升高等和理

2、論及試驗結(jié)果的對比，驗證了算法的適用性，系統(tǒng)地分析了計算結(jié)果，并分析與總結(jié)了試驗中方形底容器內(nèi)水波的運(yùn)動和三維效應(yīng)等現(xiàn)象，得到了一些有意義的結(jié)論，如激勵頻率為0.75倍的自然頻率時，三維效應(yīng)較為明顯，而較高的深寬比可以有效避免劇烈流體運(yùn)動的出現(xiàn)。
　　海洋內(nèi)孤立波也是影響工程安全的一個要素，它作用在立管等海洋結(jié)構(gòu)物上的剪切力會引起結(jié)構(gòu)物的疲勞損傷。文中我們首先在小尺度模型中討論了數(shù)值造波方法，并比較了不同流體介質(zhì)分層方式對于計算的

3、影響，分析了波形、渦量和速度矢量場，隨后選取了我國南海的一段地形，計算了內(nèi)孤立波的傳播，分析了其運(yùn)動過程中波形的變化以及產(chǎn)生的壓力場，并討論了不同位置處縱向分布的流體質(zhì)點水平速度場，總結(jié)出一些有意義的規(guī)律，如強(qiáng)間斷模型較連續(xù)密度分層更容易出現(xiàn)界面的不穩(wěn)定性，而在海底高原位置內(nèi)孤立波的波形塌陷會對此處流體介質(zhì)產(chǎn)生兩次方向相反的壓力加載。
　　本文使用一種樹形自適應(yīng)算法直接求解了不可壓NS方程，對液艙晃蕩和內(nèi)孤立波的水動力學(xué)問題進(jìn)行了