收藏本站
收藏 | 论文排版

ISPH方法的改进及其在波浪与结构物相互作用问题中的应用

吕锡鹏  
【摘要】:光滑粒子流体水动力学(SPH)方法,是具有拉格朗日特点的离散方法,在研究有关波浪物体耦合的问题上具备非常大的应用空间。相比于若可压缩SPH(WCSPH)方法来说,完全不可压缩SPH(ISPH)方法,采用求解泊松方程的压力求解方式取代了求解状态方程来获取压力,大大提高了压力求解的精度。目前的传统ISPH方法,在利用核近似求解高阶函数存在缺陷,本文结合简化有限差分(SFDI)法来提高ISPH方法的插值精度,提出了 ISPH_TS方法。并且基于SFDI方法,提出了 ISPH_BS方法,改进了边界粒子的压力求解方式,从求解压力的泊松方程,改进为通过边界条件来求解压力。这种压力求解方式使得边界粒子的压力求解不再依赖镜像粒子,从而很好的改善了 ISPH方法在处理复杂形状的边界上的缺陷。并通过对算例进行测试证明了这些改进是有效的。但是在模拟某些强非线性波与结构物的作用时,其压力计算部分仍然会产生剧烈的抖动,产生这一情况的关键问题是,粒子在运动中会产生非常混乱的分布,随后会导致压力的不稳定,针对这种情况,基于ISPH_BS方法,本文提出了三种修正方法来改进这一问题,第一种是基于Fick定律的位置修正方法(ISPH_BSF),第二种是利用最小压力的压力稳定方法(ISPH_BSP),第三种是结合了位置修正与压力稳定的一种全新的数值稳定方法(ISPH_BSPF)。本文利用经典算例分析对比了三种改进方法优势,得出ISPH_BSPF方法可以很好的解决上述问题。最后利用ISPH_BSPF方法了模拟了孤立波抨击固定复杂结构物,非线性波浪与浮式结构的耦合分析,以及浮式结构在非线性波浪中发生的甲板上浪现象。在与实验值相比之后得出,本文提出的数值稳定方法不仅很好的提高了原有ISPH方法的稳定性,而且有效的控制了粒子条带分布的现象,使在研究波浪与结构物相互作用之时取得了非常好的结果。


知网文化
【相似文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 回贞立;波浪对表层海流以及Ekman层风能输入的影响[D];中国科学院大学(中国科学院海洋研究所);2017年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吕锡鹏;ISPH方法的改进及其在波浪与结构物相互作用问题中的应用[D];哈尔滨工程大学;2017年
2 杨拯;波浪自适应救助船耐波性研究[D];大连海事大学;2018年
3 何瑞达;波浪驱动无人水面机器人驱动机理研究与实现[D];东北大学;2015年
4 魏建宇;三维波浪在岛礁地形上传播特性的试验研究[D];大连理工大学;2017年
5 王玲文;波浪在三维岛礁地形上的演化[D];大连理工大学;2017年
6 尹凤鸣;立体匹配技术在波浪摄影测量中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2016年
7 陈琳;波浪中双体船完整稳性研究[D];哈尔滨工程大学;2017年
8 付诚翔;波浪滑翔器的浮体阻力及运动性能分析研究[D];哈尔滨工程大学;2017年
9 聂莹;波浪载荷下的船体强度分析[D];哈尔滨工程大学;2017年
10 卢旭;波浪滑翔器总体技术研究[D];哈尔滨工程大学;2015年
 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