本文選題：SPH方法 + 波浪�。� 參考：《大連海洋大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：本文主要運(yùn)用一種基于拉格朗日的無網(wǎng)格粒子法,即光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)法(SPH方法),建立一種基于SPH方法的數(shù)值計(jì)算模型,模擬波浪和浮體的相互作用,通過建立數(shù)值模型,分析比較波浪與浮體相互作用的運(yùn)動(dòng)響應(yīng),從而將SPH方法運(yùn)用到波浪作用下的浮體運(yùn)動(dòng)方程的建立和計(jì)算中,為人類開發(fā)利用海洋資源所需的浮體部分提供數(shù)值計(jì)算依據(jù)。本文的研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)部分:首先,介紹SPH方法的基本理論和基本思想,引進(jìn)光滑函數(shù)的構(gòu)造條件和類型,概括SPH方法的控制方程,并對(duì)SPH粒子的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行介紹,同時(shí)簡(jiǎn)述了SPH方法的數(shù)值技術(shù)以及SPH程序的實(shí)現(xiàn)過程。其次,基于SPH方法建立了三種不同的自由表面流體運(yùn)動(dòng)的數(shù)值模型:一是建立潰壩數(shù)值模型,模擬潰壩形成過程中水體自由流動(dòng)、水體與壁面撞擊產(chǎn)生水花,進(jìn)而反射形成波浪的物理過程;二是建立楔體入水?dāng)?shù)值模型,模擬楔體入水時(shí),水體表面受到楔體的擠壓,在重力、壓力和表面張力等多種因素的共同作用下,自由液面隨著楔體的下降產(chǎn)生壓力,從而形成噴射的過程;三是建立水體繞流運(yùn)動(dòng)數(shù)值模型,模擬水流對(duì)方形浮體的沖擊作用和水流遇到障礙物的繞流現(xiàn)象。第三,基于SPH方法建立了數(shù)值波浪水槽模型,通過推波板進(jìn)行造波,將推波板的位移方程用SPH方法進(jìn)行數(shù)值模擬,同時(shí)介紹了兩種消波方法,主動(dòng)吸收式造波和粘性消波。最后,基于SPH方法建立波浪與浮體的運(yùn)動(dòng)模型,模擬并分析了波浪作用下方形、圓環(huán)形、雙圓環(huán)形的浮體運(yùn)動(dòng)響應(yīng),通過這三種不同形狀浮體的速度、位移、縱蕩、橫蕩、升沉、橫搖、縱搖以及回轉(zhuǎn)來進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,并將方形浮體的模擬值與試驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證,同時(shí)進(jìn)行不同波況下的圓環(huán)形浮體運(yùn)動(dòng)響應(yīng)分析,從而為浮體的數(shù)值計(jì)算提供依據(jù)。
[Abstract]:In this paper, a meshless particle method based on Lagrangian, that is, smooth particle hydrodynamic method, is used to establish a numerical model based on SPH method to simulate the interaction between waves and floating bodies. By analyzing and comparing the motion response of wave and floating body interaction, the SPH method is applied to the establishment and calculation of the floating body motion equation under the wave action, which provides the basis for the numerical calculation of the floating body part needed for human exploitation and utilization of marine resources. The main contents of this paper are as follows: firstly, the basic theory and idea of SPH method are introduced, the construction conditions and types of smooth functions are introduced, the governing equations of SPH method are summarized, and the motion of SPH particles is introduced. At the same time, the numerical technique of SPH method and the realization of SPH program are introduced. Secondly, based on the SPH method, three kinds of numerical models of free surface fluid movement are established: first, the numerical model of dam break is established to simulate the free flow of water during dam break formation, and the water spray is produced by the collision between water body and wall. Then the physical process of wave formation is reflected. Secondly, a numerical model of wedge entry is established to simulate the compression of the water surface by the wedge, under the combined action of gravity, pressure and surface tension. The free surface produces the pressure with the decline of the wedge, which forms the process of jet. Thirdly, the numerical model of the flow around the water body is established to simulate the impact of the flow on the square floating body and the phenomenon of the flow around obstacles. Thirdly, the numerical wave flume model is established based on the SPH method. The displacement equation of the plate is numerically simulated by the SPH method. Two wave elimination methods, active absorption wave generation and viscous wave suppression, are introduced. Finally, based on the SPH method, the motion model of wave and floating body is established, and the motion response of square, circular and double ring floating body under wave action is simulated and analyzed. Through the velocity, displacement, longitudinal swing and swinging of the three different shapes of floating body, the motion response of the floating body is simulated and analyzed. The data are analyzed by heave, roll, pitch and rotation, and the simulated values of the square floating body are compared with the experimental data, and the motion response of the circular floating body under different wave conditions is analyzed. Therefore, it provides the basis for the numerical calculation of floating body.
【學(xué)位授予單位】：大連海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P75;P731.2

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本文編號(hào)：1866571