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《华南理工大学》 2011年
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带自由表面粘性流场与水下结构物动边界流固耦合的数值模拟

章程  
【摘要】:流体与海洋结构物的流固耦合问题是在船舶与海洋工程领域中研究的热点问题。用计算流体力学处理带有复杂自由表面的流体运动以及复杂边界刚体流固耦合是其中的关键问题之一。在传统的基于贴体网格的计算流体力学方法中,该问题在网格处理方面遇到极大的障碍。 为了克服传统贴体网格的缺陷,该论文以不可压缩Navier-Stokes方程有限差分法的数学模型为基础,结合浸入边界法(Immersed boundary method)与VOF方法(Volume of fluid method),建立了一套基于笛卡儿网格,新颖、可靠、快速并且有效的流体数值模拟模型,并发展了相应的大型求解器,较好解决了带自由表面粘性流场与水下结构物动边界流固耦合的数值模拟问题。 利用浸入边界法处理流固耦合问题时,为了满足浸入边界的不可滑移边界条件,在结构物内部网格计算并施加力源项目。浸入边界附近,为了解决浸入边界的拉格朗日网格与流场的欧拉网格不一致的问题,本文使用了双线性内插值格式将拉格朗日网格与欧拉网格联系起来,指定浸入边界附近的流场速度以满足边界条件。 利用VOF方法处理自由表面动边界问题时,运用一组数值在0~1之间的流体体积变量F表征计算网格内的流体情况。在自由液面网格内,运用PLIC(Piecewise line interface calculation)液面重构技术重构液面形状,再运用欧拉推进法更新变量F ,得到每一时间步长的自由液面动边界。 在利用数值方法研究结构物与流体相互作用时,经常会用到造波与消波技术。本文使用边界造波法结合波浪理论造波,并利用Sommerfeld线性辐射边界条件结合海绵阻尼层消波。 本文通过对不同算例的模拟,证明了该论文的求解器的整体框架简化了流体计算的复杂性,精确地模拟了带自由表面粘性流场与水下结构物动边界的流固耦合模型,非常适合解决研究流固耦合问题与自由表面问题。因此,本文的研究具有一定科研价值和工程意义。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:O357.1

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 张薇;基于VOF方法和浸入边界法的粘性二相流的数值模拟[D];华南理工大学;2012年
2 于刚;基于流固耦合方法的船体结构振动数值模拟研究[D];集美大学;2012年
【参考文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 陈晓明;基于隐式力浸入边界法的动边界问题研究[D];华南理工大学;2010年
【共引文献】
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1 金光;宋兴旺;王华;;高温烟气中水滴非等温蒸发的数值模拟研究[J];四川有色金属;2011年01期
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6 鲁嘉华;张志英;;地铁岛式站台火灾环境监测与控制[J];安徽大学学报(自然科学版);2009年01期
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9 纪献兵;林文贤;刘滔;;数值模拟在建筑一体化太阳房设计中的应用[J];中国建设动态.阳光能源;2005年06期
10 李彦梅;徐英;张涛;李强;;单弯头安装条件对内锥流量计性能影响的仿真研究[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2009年02期
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【同被引文献】
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3 汤红霞;有限元法计算高速船垂向振动[J];船舶;1998年04期
4 赵德有;船体垂向总振动固有频率近似计算[J];大连工学院学报;1979年01期
5 赵德有,李占英,洪明,崔宏武,罗志雍;船体总振动固有频率实用计算方法[J];大连理工大学学报;1990年03期
6 钟国华;梁岸;孙晓峰;;基于浸入式边界的流固耦合的非定常数值模拟研究[J];工程热物理学报;2007年03期
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10 方智勇;朱仁庆;杨松林;;基于Level-set法和通度概念液体晃荡特性研究[J];海洋工程;2007年02期
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1 朱仁庆;液体晃荡及其与结构的相互作用[D];中国船舶科学研究中心;2002年
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1 张瑞琴;基于流固耦合的叶片气动弹性分析[D];南京航空航天大学;2009年
2 陈伟;水下结构流固耦合及声辐射数值方法研究[D];华中科技大学;2009年
3 李翠霞;水下运行结构自振特性研究[D];太原理工大学;2004年
4 曾强;压气机转子叶片流固耦合计算及软件集成研究[D];南京航空航天大学;2006年
5 王天元;频域子结构法[D];同济大学;2007年
6 张晓波;船底结构砰击时的流固耦合数值模拟[D];大连理工大学;2007年
7 殷玉梅;船舶振动建模方法研究[D];大连理工大学;2007年
8 孙洋;附加水质量对船体总振动固有频率影响的研究[D];大连理工大学;2008年
9 黄志敏;不对称双体船振动特性分析[D];大连理工大学;2008年
10 张恒洋;双体穿浪水翼艇的静水力与强度分析[D];大连海事大学;2008年
【二级参考文献】
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1 梁亮文;万德成;;横向受迫振荡圆柱低雷诺数绕流问题数值模拟[J];海洋工程;2009年04期
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3 邓见,邹建锋,任安禄,邵雪明;虚拟边界法研究正交双圆柱及串列双圆球绕流[J];力学学报;2005年05期
4 何有世,袁寿其,王大承,丛小青;计算流体力学(CFD)中的迭代法及其并行计算方法[J];中国安全科学学报;2002年03期
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6 何凡;李晓阳;;动脉壁增厚对脉搏波传播影响的数值研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
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1 ;MSC:解决多学科设计难题[N];中国计算机报;2010年
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