隨著船舶與海洋工程朝著大型化、深遠海的方向高速發(fā)展,越來越多的船海結(jié)構(gòu)物運營于復雜的海洋波浪環(huán)境中。在波浪載荷的作用下,結(jié)構(gòu)物將產(chǎn)生彎曲變形、波激振動等流固耦合問題,結(jié)構(gòu)的安全性受到空前的挑戰(zhàn)。在既往的研究中,該問題始終未得到完善的解決,這是因為船舶與海洋工程領域的流固耦合現(xiàn)象具有一些難以處理的典型特征。首先,此類現(xiàn)象涉及固體場、液相場和氣相場之間的耦合作用。在對此類問題進行分析時,不能對各物理場的運動狀態(tài)獨立考察,而是需要采用同時直接求解或者交叉迭代求解的方式對之分析。第二,流固耦合過程中通常存在劇烈的自由面運動,結(jié)構(gòu)的振動變形幅值和周期也存在時時的跳躍、變化,流體和結(jié)構(gòu)的運動都具有非線性特征。第三、波浪力的變化過程具有隨機性,波浪對結(jié)構(gòu)物的砰擊力具有脈沖性等特征。為了能充分捕捉上述流固耦合問題的典型特征,研發(fā)一種能夠應用于船舶與海洋工程領域的流固耦合求解器,具有重要的科學和實際意義。本文采用移動粒子半隱式方法(Moving Particle Semi-implicit,MPS)和有限單元法(Finite Element Method,FEM)相結(jié)合的方法對船舶與海洋工程中的流固耦合...

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1-1船舶與海洋工程中流固耦合案例（圖片來自網(wǎng)絡，僅用于學術(shù)研究）

第1章緒論Emerald”號被檢查出安全問題，該船的第三和第四號液艙內(nèi)圍護系統(tǒng)發(fā)生了結(jié)構(gòu)破壞，故而不得不進行船廠維修。經(jīng)調(diào)查，該結(jié)構(gòu)破壞產(chǎn)生的原因是運營過程中艙內(nèi)液體的晃蕩波對圍護系統(tǒng)產(chǎn)生了較長時期的流固耦合作用。2013年6月，由日本三菱重工建造的商船三井“MOLC....

圖1-2流固耦合問題的數(shù)值模擬方法分類Fig.1-2Classificationofnumericalmethodsforfluidstructureinteractionproblems

浪對結(jié)構(gòu)物的砰擊力具有脈沖性等特征；結(jié)構(gòu)物在波浪力、砰擊力等作用的振動、變形、破壞也是一種時域的非線性演化過程。為能精確揭示船舶與海洋工程中流固耦合問題的機理機制，國內(nèi)外學者嘗試多種方法對之進行研究。其中，理論分析類方法雖然對流固耦合問題認知具有重要作用，但此類方法難以同時表達流....

圖1-3流固耦合網(wǎng)格處理方法

（a）一致網(wǎng)格（b）非匹配網(wǎng)格圖1-3流固耦合網(wǎng)格處理方法Fig.1-3MeshtreatmentsforFSIsimulations（left:fittedmesh;right:unfittedmesh）為解決一致網(wǎng)格類方法所面臨的挑戰(zhàn)，研究人員提出....

圖1-4水槽泄洪流與彈性閘門之間的耦合作用（Yang等，2012）

第1章緒論Monahan的方法處理兩個計算域之間力的相互作用。該項研究對二維液艙晃蕩波與彈性隔板之間的相互作用過程進行了數(shù)值模擬，數(shù)值結(jié)果表現(xiàn)出與實驗結(jié)果良好的一致性。Long等（2016）對一種不可壓縮的SPH與FEM結(jié)合的方法進行了改進，為了避免流固耦合數(shù)值計....

本文編號：3927750