本文關(guān)鍵詞：多體剛性結(jié)構(gòu)物運(yùn)動(dòng)響應(yīng)數(shù)值模擬

  更多相關(guān)文章： Navier-Stokes方程 多物體 波激運(yùn)動(dòng) 物面壓力 運(yùn)動(dòng)邊界 固定坐標(biāo)系

【摘要】：復(fù)雜海洋環(huán)境下的流固耦合問題是當(dāng)今諸多學(xué)者在海洋工程領(lǐng)域中研究的重點(diǎn)。其中，動(dòng)邊界問題和多物體問題是研究流固耦合問題的重點(diǎn)之一。動(dòng)邊界問題主要包括兩方面，即自由液面和物體運(yùn)動(dòng)邊界，在船舶與海洋工程領(lǐng)域內(nèi)經(jīng)常涉及到的動(dòng)邊界問題包括船舶耐波現(xiàn)象以及波浪運(yùn)動(dòng)和翻卷等。而隨著海洋發(fā)展戰(zhàn)略逐步向深海延伸，多物體問題日益呈現(xiàn)出來，如海洋平臺與儲(chǔ)油輪、海洋平臺與工程船等。 在傳統(tǒng)的基于貼體網(wǎng)格和動(dòng)坐標(biāo)系的計(jì)算流體力學(xué)方法中，對動(dòng)邊界和多物體的處理存在困難，主要體現(xiàn)在網(wǎng)格處理和多物體的描述上。為了克服這些缺點(diǎn)，本文以粘性不可壓縮Navier-Stokes方程為基礎(chǔ)，對其采用有限體積法離散，并結(jié)合大渦數(shù)值模擬和VOF方法，以及非邊界擬合的切割網(wǎng)格法，構(gòu)建了一套基于單一固定坐標(biāo)系的描述多物體波激運(yùn)動(dòng)數(shù)值響應(yīng)模型，較好的模擬了多個(gè)物體在波浪作用下的波激運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)剛性結(jié)構(gòu)物與流體的相互作用。本文主要從以下幾個(gè)方面展開研究工作： （1）總結(jié)目前船舶與海洋工程領(lǐng)域中關(guān)于剛性多物體運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的研究現(xiàn)狀與存在的問題，在此基礎(chǔ)上提出本文研究的主要內(nèi)容以及關(guān)鍵技術(shù)； （2）構(gòu)建在固定坐標(biāo)系下描述多物體波激運(yùn)動(dòng)的六自由度運(yùn)動(dòng)響應(yīng)方程。傳統(tǒng)方法中對動(dòng)物體的描述大多是基于動(dòng)坐標(biāo)系，考慮粘性流體中如果用動(dòng)坐標(biāo)系描述物體會(huì)使流場控制方程變得冗長且求解復(fù)雜，特別是對于多個(gè)動(dòng)物體，因而本文在充分利用切割網(wǎng)格技術(shù)的優(yōu)勢下，建立固定坐標(biāo)系下的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)方程； （3）提出新的物面壓力計(jì)算方法。由于多物體波激運(yùn)動(dòng)中物體周圍流場呈現(xiàn)強(qiáng)烈的非線性，導(dǎo)致計(jì)算時(shí)物面處的壓力振蕩較大，直接影響到流體動(dòng)力計(jì)算的穩(wěn)定性，所以本文提出一種物面壓力計(jì)算方法，用以緩解物面壓力波動(dòng)。 本文通過對不同算例進(jìn)行模擬，計(jì)算結(jié)果表明了在波浪作用下，多物體壓力和波高的變化較單物體強(qiáng)烈；波激運(yùn)動(dòng)較靜止物體有更高的波面升高和物面壓力；與強(qiáng)制運(yùn)動(dòng)相比，，可反映流場對結(jié)構(gòu)物的影響。本文最后模擬了多個(gè)物體波激運(yùn)動(dòng)的響應(yīng)，通過顯示流場與結(jié)構(gòu)物響應(yīng)等結(jié)果，分析出多物體波激運(yùn)動(dòng)較單物體波激運(yùn)動(dòng)更復(fù)雜。本文的計(jì)算結(jié)果為以后深入研究多體剛性結(jié)構(gòu)物波激運(yùn)動(dòng)打下了基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U661.4

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王大國;鄒志利;劉霞;;三維完全非線性波浪水槽的數(shù)值模擬(英文)[J];船舶力學(xué);2010年06期

2 黃明漢;鄒志利;;波浪中多船多墩柱受力和運(yùn)動(dòng)的快速計(jì)算方法[J];船舶力學(xué);2010年11期

3 趙發(fā)明;高成君;夏瓊;;重疊網(wǎng)格在船舶CFD中的應(yīng)用研究[J];船舶力學(xué);2011年04期

4 馬山;段文洋;馬衛(wèi)星;;基于二維半理論的船舶水動(dòng)壓力預(yù)報(bào)方法研究[J];船舶力學(xué);2011年Z1期

5 張曉兔,滕斌,寧德志;Simulation of Fully Nonlinear 3-D Numerical Wave Tank[J];China Ocean Engineering;2004年01期

6 陳永平,李志偉,張長寬;Development of A Fully Nonlinear Numerical Wave Tank[J];China Ocean Engineering;2004年04期

7 寧德志;滕斌;周斌珍;劉珍;;源造波法在三維完全非線性數(shù)值波浪水槽中的應(yīng)用[J];大連海事大學(xué)學(xué)報(bào);2008年02期

8 封星;吳宛青;楊建立;吳文鋒;;基于兩種源造波的線性及非線性波數(shù)值研究[J];大連海事大學(xué)學(xué)報(bào);2012年02期

9 朱仁慶;馬海瀟;繆泉明;鄭文濤;;LNG船液艙晃蕩壓強(qiáng)預(yù)報(bào)[J];船舶力學(xué);2013年Z1期

10 嚴(yán)汝建;龐永杰;李宏偉;孫哲;;深水池造波系統(tǒng)數(shù)值造波仿真研究[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào);2010年01期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 何長江;柔性立管渦激振動(dòng)試驗(yàn)與數(shù)值模擬[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

2 趙婧;海洋立管渦致耦合振動(dòng)CFD數(shù)值模擬研究[D];中國海洋大學(xué);2012年

本文編號：1212267