發(fā)布時間：2017-10-18 13:33

  本文關(guān)鍵詞：連續(xù)力切割網(wǎng)格法的應用

  更多相關(guān)文章： 浸入邊界法 自主改進的徑向基函數(shù)切割網(wǎng)格技術(shù) 質(zhì)量力模型 虛擬網(wǎng)格插值 彈性邊界與流場相互作用

【摘要】：大型LNG船在高海況下航行時，面臨的一個突出問題是部分裝載的艙內(nèi)液體在外界激勵下發(fā)生晃蕩，液體晃蕩導致的艙壁強度和疲勞等問題越來越被關(guān)注，尤其對于近年來廣泛采用的薄膜式LNG液艙壁，液艙結(jié)構(gòu)的彈性不可忽略，艙內(nèi)流場與液艙結(jié)構(gòu)之間的相互作用更為顯著。此外，在深海油氣田的開發(fā)過程中，深海柔性立管渦激振動也屬于典型的流固耦合問題。 浸入邊界法作為研究流固耦合問題的一類非協(xié)調(diào)網(wǎng)格方法，其原理是通過在流體動量方程中增加力源項，并滿足兩相交界面速度連續(xù)邊界條件，來實現(xiàn)流體域與結(jié)構(gòu)域的耦合效應。該方法可避免數(shù)值求解過程中的網(wǎng)格更新，計算網(wǎng)格為固定直角網(wǎng)格，與復雜繁瑣的貼體網(wǎng)格生成不同的是，，網(wǎng)格生成不依賴于物體形狀。因此，此類方法的顯著特點在于網(wǎng)格生成簡單、無需重新劃分網(wǎng)格，進而可描述多物體復雜運動邊界及其大變形問題。進一步，連續(xù)力浸入邊界法中力源項滿足某種特定的力學關(guān)系式，一般具有顯式的解析表達式，故可處理彈性邊界問題。 本文基于自主開發(fā)的非線性兩相流大渦模擬CFD平臺，包括自主改進的徑向基函數(shù)切割網(wǎng)格有限體積法和質(zhì)量力模型，嵌入連續(xù)力浸入邊界法的思想，并結(jié)合切割網(wǎng)格有限體積法數(shù)值模擬流場與彈性邊界的相互作用。通過發(fā)展徑向基函數(shù)切割網(wǎng)格流體體積分數(shù)、面積分數(shù)的數(shù)值處理技術(shù)，可模擬多體復雜動物體，提高計算精度。全文共分為6章： 第1章重點闡述浸入邊界法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，并提出本文的研究方向和主要工作。 第2章構(gòu)建基于浸入邊界法求解流固耦合問題的數(shù)學模型，以清晰地認識浸入邊界法的機理，為論文工作奠定基礎(chǔ)。 第3章給出運用浸入切割網(wǎng)格有限體積法求解非定常不可壓縮Navier-Stokes方程的離散過程。 第4章提出本文研究工作的技術(shù)路線。 第5章數(shù)值計算楔形體轉(zhuǎn)動對流場的影響，并定性地驗證了彈性邊界拉格朗日力的計算程序。第6章總結(jié)本文的工作，并提出下一步的研究計劃。
【關(guān)鍵詞】：浸入邊界法 自主改進的徑向基函數(shù)切割網(wǎng)格技術(shù) 質(zhì)量力模型 虛擬網(wǎng)格插值 彈性邊界與流場相互作用
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U661.4;U674.133
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-29
• 1.1 研究背景及意義9-14
• 1.1.1 LNG 船液艙晃蕩及柔性立管渦激振動問題9-13
• 1.1.2 流固耦合問題13-14
• 1.2 浸入邊界法的國內(nèi)外研究進展14-26
• 1.2.1 浸入界面精度問題15-19
• 1.2.2 不同材料本構(gòu)關(guān)系選取19-20
• 1.2.3 結(jié)構(gòu)變形范圍20-22
• 1.2.4 結(jié)構(gòu)彈性變形與剛性運動耦合作用22-23
• 1.2.5 邊界質(zhì)量23-24
• 1.2.6 穩(wěn)定性問題24-26
• 1.3 浸入?yún)^(qū)域法簡介26-27
• 1.4 論文研究的主要工作及思路27-29
• 第2章 基于浸入邊界法的流固耦合數(shù)學模型29-37
• 2.1 流固耦合數(shù)學模型29-31
• 2.1.1 結(jié)構(gòu)運動方程30
• 2.1.2 流體運動方程30-31
• 2.1.3 物面邊界條件31
• 2.2 基于浸入邊界法的流固耦合數(shù)學模型31-33
• 2.3 彈性邊界模型33-35
• 2.3.1 粘彈性模型33-35
• 2.3.2 彈簧模型35
• 2.4 歐拉-伯努利梁與流場相互作用的浸入邊界法控制方程35-36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 第3章 基于浸入切割網(wǎng)格有限體積法的粘性不可壓縮流場數(shù)值計算37-62
• 3.1 自主改進的切割網(wǎng)格法37-43
• 3.1.1 定義切割網(wǎng)格幾何輔助變量40-42
• 3.1.2 切割交錯網(wǎng)格變量布置42-43
• 3.2 運動邊界質(zhì)量力模型43-46
• 3.3 浸入切割網(wǎng)格法的非定常不可壓縮 NAVIER-STOKES 方程離散46-60
• 3.3.1 連續(xù)方程離散47
• 3.3.2 動量方程離散47-60
• 3.4 初邊值條件60-61
• 3.4.1 初始條件60
• 3.4.2 邊界條件60-61
• 3.5 本章小結(jié)61-62
• 第4章 技術(shù)路線62-71
• 4.1 網(wǎng)格生成62-63
• 4.2 邊界拉格朗日力計算63-67
• 4.2.1 彈性力離散過程64-65
• 4.2.2 彎曲力離散過程65-66
• 4.2.3 邊界條件66-67
• 4.3 邊界拉格朗日力插值得到歐拉力67-69
• 4.4 更新流場69
• 4.5 更新物面邊界69-70
• 4.6 本章小結(jié)70-71
• 第5章 算例：歐拉-伯努利梁變形71-78
• 5.1 剛體轉(zhuǎn)動71-76
• 5.1.1 完全浸沒的楔形體轉(zhuǎn)動71-74
• 5.1.2 位于兩相流中的楔形體轉(zhuǎn)動74-76
• 5.2 歐拉-伯努利梁彈性力及彎曲力計算模型驗證76-78
• 第6章 總結(jié)與展望78-80
• 致謝80-81
• 參考文獻81-88
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及參加的科研項目88

【參考文獻】

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中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

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本文編號：1055204