在船舶與海洋工程領(lǐng)域中,流體力學(xué)無(wú)論在理論研究還是在工程應(yīng)用方面均具有重要的意義,而隨著數(shù)值計(jì)算方法的和計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展,計(jì)算流體力學(xué)已經(jīng)成為船舶與海洋結(jié)構(gòu)物水動(dòng)力性能計(jì)算和預(yù)報(bào)的重要工具。對(duì)于具有復(fù)雜形狀問題域的問題,采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格需要花費(fèi)大量的時(shí)間,相比之下,采用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的數(shù)值計(jì)算方法更具優(yōu)勢(shì),而如何計(jì)算非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格下計(jì)算流體力學(xué)中的偏微分方程成為開發(fā)基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格數(shù)值方法的關(guān)鍵。此外,海洋工程的研究對(duì)象往往具有跨越多個(gè)數(shù)量級(jí)的幾何尺度,在單一尺度下的數(shù)值方法很難同時(shí)滿足不同尺度下計(jì)算精度和成本的需要,而建立宏觀和介觀數(shù)值方法的耦合體系,能夠很好地解決這一難題。近年來發(fā)展的梯度光滑法（Gradient Smoothing Method,GSM）基于適用于復(fù)雜問題域剖分的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,采用梯度光滑技術(shù),具有靈活、準(zhǔn)確且對(duì)網(wǎng)格畸變不敏感等優(yōu)點(diǎn)。因此,本文開展了非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格下梯度光滑法在計(jì)算流體力學(xué)方面的研究。論文的主要工作如下:（1）在非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格下,采用梯度光滑法對(duì)對(duì)流方程進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。本文回顧了現(xiàn)存的主要對(duì)流格式,并進(jìn)行了詳盡地分析,特別是對(duì)于TVD（Total Variation D... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：164 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號(hào)表
英文縮寫注釋表
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格CFD方法的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用
        1.2.1 結(jié)構(gòu)網(wǎng)格與非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格
        1.2.2 對(duì)流方程與自由液面模擬
        1.2.3 多尺度問題的耦合算法
    1.3 數(shù)值離散方法的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 有限差分法
        1.3.2 有限體積法
        1.3.3 有限單元法
        1.3.4 光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)方法
        1.3.5 格子玻爾茲曼法
    1.4 梯度光滑技術(shù)的研究進(jìn)展和現(xiàn)狀
    1.5 本文主要研究思路與內(nèi)容
2 梯度光滑法
    2.1 引言
    2.2 梯度光滑技術(shù)
    2.3 梯度光滑域
    2.4 空間導(dǎo)數(shù)的近似方案
    2.5 空間導(dǎo)數(shù)的離散格式
        2.5.1 兩點(diǎn)積分格式
        2.5.2 一點(diǎn)積分格式
        2.5.3 方向修正
    2.6 數(shù)值驗(yàn)證
        2.6.1 精度分析
        2.6.2 魯棒性分析
    2.7 本章小結(jié)
3 非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格下對(duì)流方程的數(shù)值計(jì)算
    3.1 引言
    3.2 線性格式
        3.2.1 低階格式
        3.2.2 高階格式
        3.2.3 k格式
    3.3 非線性格式
        3.3.1 TVD格式
        3.3.2 NVD格式
        3.3.3 TVD/NVD格式間的聯(lián)系
    3.4 拓展TVD/NVD格式至非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格
        3.4.1 BJ算法
        3.4.2 現(xiàn)有非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格下的迎風(fēng)點(diǎn)算法
    3.5 基于梯度光滑法的迎風(fēng)點(diǎn)插值算法
        3.5.1 基本原理
        3.5.2 數(shù)值算例
    3.6 非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格下基于NVD的VOF算法
        3.6.1 計(jì)算模型
        3.6.2 現(xiàn)有的自由液面捕捉算法
        3.6.3 數(shù)值算例
    3.7 本章小結(jié)
4 非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格下不可壓縮流的數(shù)值計(jì)算
    4.1 引言
    4.2 控制方程
    4.3 空間離散
        4.3.1 對(duì)流項(xiàng)
        4.3.2 粘流項(xiàng)
    4.4 時(shí)間離散
        4.4.1 顯式時(shí)間格式
        4.4.2 隱式時(shí)間格式
        4.4.3 收斂加速技術(shù)
    4.5 邊界條件
    4.6 數(shù)值算例
        4.6.1 后臺(tái)階流動(dòng)問題
        4.6.2 方腔頂蓋驅(qū)動(dòng)流問題
        4.6.3 三角柱與圓柱的繞流問題
    4.7 本章小結(jié)
5 梯度光滑法與格子玻爾茲曼法耦合計(jì)算方法
    5.1 引言
    5.2 格子玻爾茲曼法
        5.2.1 玻爾茲曼方程
        5.2.2 BKG模型
        5.2.3 格子玻爾茲曼方程的數(shù)值離散
        5.2.4 邊界條件
    5.3 耦合算法
        5.3.1 分布函數(shù)重構(gòu)算子
        5.3.2 空間耦合
        5.3.3 時(shí)間耦合
    5.4 GSM與LBM耦合算法程序的求解流程
    5.5 數(shù)值算例
        5.5.1 通道內(nèi)流動(dòng)的耦合計(jì)算
        5.5.2 方腔頂蓋驅(qū)動(dòng)流的耦合計(jì)算
        5.5.3 方柱繞流與多孔介質(zhì)流動(dòng)的耦合計(jì)算
    5.6 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間科研項(xiàng)目及科研成果
致謝
作者簡(jiǎn)介


【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3018974