斜壁结构的水动力收敛方法研究

在分析波浪中的船舶运动或者计算大型结构的水动力系数时,往往采用时域格林函数方法。时域格林函数的一个重要局限性在于它在计算具有倾斜壁面的水动力系数时,结果很容易发散。时域格林函数本身的奇异性以及高频振动特性显然是水动力发散的一个重要原因。但即使该奇异性通过增加粘性以及表面张力的方式使之消失,计算具有斜壁结构的水动力时,发散现象依然存在。因此,该文提出一种滤波方法,除去时域格林函数的高频部分,留下其低频部分,并定义滤波系数,从而使作用于斜壁结构上的水动力值收敛。通过文中结果与频域兴波格林函数法的比较来确定最优滤波系数。结果表明：最优滤波系数几乎与运动幅值无关,但会受到运动频率以及物面形状的影响。     

气泡动力学数值模型的稳定性研究

基于势流假设,建立气泡动力学数值模型,并开发计算程序.系统地分析了不同模型、不同单元类型的计算精度,以及网格划分、时间步等因素对计算结果的影响,验证了本文数值模型的收敛性,并在计算过程中分析了动能、势能及总能量随时间的变化.为考核文中建立的气泡动力学计算模型的有效性,分别将轴对称模型及三维模型与Rayleigh-Plesset气泡模型的精确解及实验数据、实验照片进行了对比分析,分析表明,计算结果与Rayleigh-Plesset模型及实验数据吻合很好,表明文中建立的计算模型是可行的、有效的.并分析了气泡在重力场中的运动特性.     

考虑可压缩性及惯性力的油膜力研究

一般油膜压力特性研究都是基于流体不可压缩的假设,没有计及可压缩性以及轴颈惯性力对油膜压力的影响,但在瞬态冲击重载作用下,油膜压力随时间变化剧烈,而油膜密度、粘度等状态参数又是关于压力的函数,此时,油膜不可压缩性假设不再适用。另外,冲击载荷作用下轴颈本身存在很高的加速度,因轴颈高速运动而产生的惯性力也不能被忽略。可压缩性以及轴颈惯性力引入到油膜压力的数值计算,使计算结果更符合实际的物理现象。     

可压缩性水柱冲击弹性平板的砰击问题研究

文章采用一种将波动控制方程进行双重渐进近似的方法研究可压缩性水柱砰击弹性平板问题。文中用边界元法对控制方程进行离散,并使用非线性的运动学以及动力学边界条件更新未知的自由液面。在相同的线性边界条件下,将数值计算结果与Korobkin（2008）给出的解析解进行对比,研究双重渐进近似对数值计算结果的影响,同时验证了该方法的正确性。结果表明数值解和解析解吻合良好。在此基础上,研究非线性边界条件对弹性板中心的位移以及压力的影响,并进行了深入的讨论。     

基于OpenFOAM的大型三体船连接桥入水砰击载荷数值模拟分析北大核心CSCD

[目的]旨在探究三体船连接桥落体砰击载荷分布规律。[方法]基于OpenFOAM开源软件以及连续性方程和N-S方程,建立三体船连接桥自由落体入水砰击数值模型,模拟三体船连接桥自由落体入水砰击过程中的速度、砰击压力以及自由液面动态变化,开展网格收敛性分析,验证数值计算方法的正确性,并将数值解与实验值进行对比。[结果]结果显示,所提模型能够有效预报三体船连接桥结构的落体砰击载荷,靠近外折角点的连接桥砰击压力系数最大,得到了连接桥下表面砰击压力峰值及砰击压力系数与速度的关系。[结论]研究给出的三体船连接桥入水砰击压力特性和范围可为三体船结构强度评估与结构设计提供数值基础。     

流体与结构砰击的全非线性模拟:综述（英文）

This paper presents a review of the work on fluid/structure impact based on inviscid and imcompressible liquid and irrotational flow. The focus is on the velocity potential theory together with boundary element method(BEM). Fully nonlinear boundary conditions are imposed on the unknown free surface and the wetted surface of the moving body. The review includes(1) vertical and oblique water entry of a body at constant or a prescribed varying speed, as well as free fall motion,(2) liquid droplets or column impact as well as wave impact on a body,(3) similarity solution of an expanding body. It covers two dimensional(2D), axisymmetric and three dimensional(3D) cases. Key techniques used in the numerical simulation are outlined, including mesh generation on the multivalued free surface, the stretched coordinate system for expanding domain, the auxiliary function method for decoupling the mutual dependence of the pressure and the body motion, and treatment for the jet or the thin liquid film developed during impact.     

三维频域格林函数的高效率计算方法研究

传统的频域格林函数计算方法主要采用级数或渐进展开式对其进行数值逼近,但这种方法需要非常细致的分区,计算过程复杂,循环次数也较多,极大地影响计算效率.将高斯积分引入到频域格林函数及其导数的数值计算,并将其计算结果与已有参考文献进行对比,证明该方法在满足足够精度的基础上,使计算过程大大简化,减少了分区,提高了计算效率.