收藏本站
《天津大学》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

空间自适应的水波数值模型研究

黄筱云  
【摘要】:水波动力学一直以来都是海岸及近海工程的重点研究对象。基于不可压缩流体N-S方程的波浪数值水槽作为一种水波动力学的有效研究手段,它不仅能够给出波面实时变化过程,还能提供整个水域完整的水动力场信息。开展有自由水面的不可压流体运动控制方程数值求解方法的研究在理论上可以推动CFD向前发展,在实践上也可为实际工程提供有效的研究手段。本文研究工作取得的主要成果总结如下。 (1)详细研究了CFD的最前沿技术成果,包括N-S方程自身的求解方法、自由水面追踪方法以及N-S方程求解中的边界处理方法;在对比各类方法优劣的基础上,确定了研发全新计算流体力学模型的基本方案。 (2)通过采用投影法求解不可压缩流体的N-S方程,采用一种无条件稳定,且在时间和空间上都具有二阶精度的MacCormack格式计算对流项,采用收敛速度较快的BI_CGSTAB算法求解压力泊松方程,提出了一种求解效率高、稳定好的CFD模型。 (3)在本文CFD模型中,引入FPLS(快速粒子level set)方法确定水流自由表面位置,与其它自由表面追踪技术相比,该方法不仅适合流体自由表面发生复杂拓扑形的情况,而且具有精度高、守恒性好、计算速度快等优点。为了进一步减少计算量,选择了只在水体一侧求解水流运动控制方程的计算方案,而对自由界面上的压力和速度条件分别采用虚拟压力法和等值外插法来处理。对于建筑物、空气和水体多相界面交汇的问题,则采用一种改进的多重level set方法进行处理。 (4)开发了一种自适应的树型网格生成系统,能够根据流场中的流速梯度大小、自由表面和固壁边界的位置实时进行网格分裂与合并,以保证重要区域具有较高网格分辨率,同时又无需大幅度增加内存消耗和计算量。 (5)建立了全新的二维和三维的空间自适应波浪水槽。其中,二维水槽采用了源函数造波法,三维水槽则采用边界造波法。模拟的微幅波、椭余波和斯托克斯波的波面形状与解析解吻合良好。模拟的存在潜堤情况下的波浪变形及流场特性与实际是相符的;模拟的波浪作用下方柱所受的波浪力结果与海港水文规范(JTJ-213-98)公式结果基本吻合。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 徐长发,刘先平,李元彪,黄振奇,潘旱霖;有限元多层网格方法(V循环)参数选择的研究[J];固体力学学报;1986年03期
2 陈莹;纪志成;韩崇昭;;小波域空间自适应图像消噪算法[J];光学技术;2007年06期
3 李铎,万力;多层网格法在地下水水流计算中的应用[J];水文地质工程地质;1995年02期
4 徐长发;一种求解有限元方程的新方法——有限元逐层子空间迭代法[J];华中科技大学学报(自然科学版);1985年02期
5 葛永斌,吴文权,卢曦;解二维扩散方程的高精度多重网格方法[J];工程热物理学报;2002年S1期
6 刘青凯;徐小文;吴俊峰;;一种求解流体力学方程组的自适应显式时间积分算法及其应用[J];计算物理;2011年02期
7 李铎;多重网格法及其与水文地质计算方法的比较[J];石家庄经济学院学报;1994年06期
8 莫则尧,李晓梅;并行多重网格计算:各向异性扩散问题[J];数值计算与计算机应用;1997年03期
9 郑祚芳,沈桐立;多重网格方法在资料同化中的应用[J];气象科技;2003年04期
10 肖映雄,舒适,张平文,莫则尧,许进超;求解二维三温能量方程的半粗化代数多重网格法[J];数值计算与计算机应用;2003年04期
11 舒适,黄云清,阳莺,蔚喜军,肖映雄;一类三维等代数结构面剖分下的代数多重网格算法[J];计算物理;2005年06期
12 ;工程数学[J];中国无线电电子学文摘;1998年01期
13 ;专利技术[J];施工技术;2009年09期
14 薛斌党;郑世玲;姜志国;;完全多重网格法求解光强度传播方程的相位恢复方法[J];光学学报;2009年06期
15 张燕鹤;陈忠;;校园网格作业管理与资源调度分析[J];长江大学学报(自然科学版);2006年04期
16 徐小文;莫则尧;刘旭;;基于局部松弛和粗化策略的代数多重网格方法[J];数值计算与计算机应用;2009年02期
17 石良武;谭利娜;;一种基于感兴趣区域的小波域降噪技术[J];江西师范大学学报(自然科学版);2009年01期
18 季维,蒋洪德,蔡睿贤;使用多网格方法求解S_1流面跨音全势方程[J];工程热物理学报;1987年03期
19 欧阳洁;聂铁军;;用自适应MG法、FMG法求解Helmholtz方程[J];纯粹数学与应用数学;1993年02期
20 蒋光南;;用欧拉方程求解复杂组合体流场的跨音速气动力[J];民用飞机设计与研究;1995年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张×;周立伟;金伟其;张智诠;;多重网格法求解三维静电场分布[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(上册)[C];1999年
2 张磊;姜弘道;张健飞;;基于校园网格的数值计算[A];2007年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集(上册)[C];2007年
3 钟延炯;乐恺;;空间自适应有源降噪方法的研究[A];1994年中国控制会议论文集[C];1994年
4 刘旭;;可扩展的通信调度创建算法[A];中国工程物理研究院科技年报(2010年版)[C];2011年
5 姜莉莉;齐清文;张岸;;基于网格的精准农业数据库及示范应用——以黑龙江农场双山基地为例[A];全国地质制图与GIS学术论坛论文集[C];2011年
6 刘伊克;;油气二次运移隐式多重网格法[A];1997年中国地球物理学会第十三届学术年会论文集[C];1997年
7 徐建东;陈国定;李东紫;;等温线接触弹流问题的两重网格法分析[A];第二届全国青年摩擦学学术会议论文专辑[C];1993年
8 刘晓明;闻福岳;曹云东;;基于多物理场耦合的SF6断路器介质恢复特性数值模拟[A];第一届电器装备及其智能化学术会议论文集[C];2007年
9 张蕊;高晓东;宫学庆;周傲英;;XML数据流上的树型查询处理[A];第二十三届中国数据库学术会议论文集(技术报告篇)[C];2006年
10 刘喜平;万常选;;一种二维的树型文档结构相似性度量[A];第二十五届中国数据库学术会议论文集(二)[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;有棵树型金银花 不怕手中没钱花[N];福建科技报;2004年
2 王瑞新 莫仁平;“树型”服务体系重塑“拳头”产品[N];中国质量报;2004年
3 王瑞新;好大一棵树[N];中国质量报;2003年
4 美国ADC电讯公司;树型FTTN架构宝刀不老[N];通信产业报;2007年
5 赵艳萍;苹果树优良树型及修剪技术要点[N];山西科技报;2008年
6 本报记者 田文杰 通讯员 康海红;人勤春更早[N];晋中日报;2011年
7 李莎莎 西社;“树型”仙人掌 “现身”格尔木[N];青海日报;2007年
8 本报记者 张红梅 通讯员 王波;高光效树型改造:提升果农“致富指数”[N];威海日报;2007年
9 李步儒;日本果树专家来我市指导果业生产[N];陇东报;2007年
10 郝晓东 吴剑 徐爱群;合肥苗木销售难成规模[N];中国绿色时报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄筱云;空间自适应的水波数值模型研究[D];天津大学;2012年
2 王建波;网格信任的不确定性建模及其管理研究[D];西南交通大学;2009年
3 孙华志;网格环境中基于P2P的资源共享研究[D];北京科技大学;2008年
4 刘群锋;最优化问题的几种网格型算法[D];湖南大学;2011年
5 张湘玉;基于细分的曲线曲面变形技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
6 胡德超;三维水沙运动及河床变形数学模型研究[D];清华大学;2009年
7 王盛玺;约束非结构网格生成方法研究[D];国防科学技术大学;2009年
8 郭延祥;并行组合数学模型方式研究及初步应用[D];清华大学;2010年
9 鲁晶津;地球电磁三维数值模拟的多重网格方法及其应用研究[D];中国科学技术大学;2010年
10 罗永兴;基于网格技术的医疗信息系统集成研究[D];上海交通大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈杰;面向网格的并行应用接口研究[D];中国石油大学;2011年
2 于见刚;基于网格的设备管理系统研究与开发[D];郑州大学;2011年
3 汪明军;经济效益模型下的循环网格工作流调度研究[D];新疆大学;2010年
4 刘俊祥;基于关系网格与最优停止理论的网格资源发现[D];新疆大学;2010年
5 陈坤;P2P Grids环境下教育资源共享机制研究[D];山东师范大学;2010年
6 王豪博;Ad Hoc网格中任务调度问题的研究[D];武汉理工大学;2011年
7 王命全;基于负载均衡的网格工作流调度算法研究[D];新疆大学;2011年
8 董亮;非结构化网格生成技术研究及应用[D];江苏大学;2010年
9 熊燕子;基于OWL-S语义服务描述的数字图书馆网格应用模型研究[D];湖北工业大学;2011年
10 李军;网格中传感资源调度优化技术的研究[D];武汉理工大学;2011年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978