【摘要】：多相流問題是船舶與海洋工程領(lǐng)域中常見且重要的問題。光滑粒子流體動力學(xué)(SPH)算法作為一種拉格朗日粒子類方法,多相界面直接根據(jù)粒子物理性質(zhì)確定,不需要界面追蹤技術(shù)確定界面,同時(shí)粒子方法易于處理大變形問題。因此,SPH算法對解決多相流以及大變形問題有其特有的優(yōu)勢。本文將對多相SPH模型進(jìn)行研究,改進(jìn)壓力連續(xù)模型,同時(shí)提出新的多相SPH模型,并運(yùn)用多相流模型模擬兩相入水砰擊問題。對于多相流問題,我們認(rèn)為流體弱不可壓縮,運(yùn)用狀態(tài)方程求解壓力。經(jīng)典的弱可壓縮SPH模型模擬多相流問題,其離散格式?jīng)]有考慮兩相界面處物理性質(zhì)的差異,導(dǎo)致數(shù)值界面不穩(wěn)定。面對這個(gè)問題,許多學(xué)者提出了各種多相SPH模型。本文對于現(xiàn)有多相WCSPH模型進(jìn)行分析,同時(shí)對壓力連續(xù)模型進(jìn)行改進(jìn),對離散格式修正,引入界面處理技術(shù),通過模擬瑞利泰勒不穩(wěn)定,潰壩以及氣泡上浮問題,證明改進(jìn)方法可以使界面光滑穩(wěn)定。壓力連續(xù)模型簡單有效,然而其不對稱離散形式難以保證能量守恒,也沒有考慮表面張力,物理粘性等等。因此,本文提出GSPH多相流模型,主要內(nèi)容包括:對稱Shelpter離散格式,引入表面張力和物理粘性,粒子位移技術(shù)。通過模型液滴問題等經(jīng)典多相流問題,發(fā)現(xiàn)新的模型可以準(zhǔn)確模擬表面張力,對于復(fù)雜界面大密度比多相流問題具有普遍適應(yīng)性。平底結(jié)構(gòu)物入水問題,空氣對其影響很大。然而,大尺度問題,表面張力和物理粘性作用較小。因此,本文運(yùn)用改進(jìn)后壓力連續(xù)多相流模型,模擬凸出結(jié)構(gòu)物入水砰擊。研究發(fā)現(xiàn),凸出結(jié)構(gòu)物入水砰擊雙射流現(xiàn)象來源于結(jié)構(gòu)兩次砰擊過程;凸出物相對結(jié)構(gòu)寬度在0.2-0.35范圍內(nèi),砰擊產(chǎn)生壓力峰值較小;凸出物形狀為方形時(shí),壓力峰值較小,且結(jié)構(gòu)入水振蕩較小。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U661

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2595804