移動(dòng)粒子半隱式法算法研究.pdf

1、船舶在海浪中航行，不可避免的要面對各類惡劣海況的考驗(yàn)：在惡劣海浪作用下會(huì)引發(fā)船舶大幅非線性搖擺運(yùn)動(dòng)，由于船體與波浪相對運(yùn)動(dòng)速度很高，波浪會(huì)對船舶產(chǎn)生首底砰擊、艏外飄砰擊和甲板上浪等問題?；诰W(wǎng)格法在處理一些網(wǎng)格發(fā)生大變形或數(shù)值不連續(xù)問題時(shí)還存在困難，本文以此為背景，從眾多數(shù)值方法中選取一種無網(wǎng)格方法——移動(dòng)粒子半隱式法(MovingParticle Semi-implicit Method，MPS)。MPS法是完全采用Lagrange描

2、述的，因此不需要離散對流項(xiàng)，避免了由于離散對流項(xiàng)而引起的數(shù)值擴(kuò)散?？刂品匠讨形⒎炙阕邮峭ㄟ^引入權(quán)函數(shù)轉(zhuǎn)化為粒子間相互作用模型。該方法粒子包含了流體的性質(zhì)，可以在外力和內(nèi)部粒子相互作用下運(yùn)動(dòng)，在模擬強(qiáng)非線性自由面流動(dòng)時(shí)具有更靈活、方便的特點(diǎn)，從理論上來講可處理任意變形的流動(dòng)計(jì)算且容易實(shí)施。MPS法采用半隱式計(jì)算過程來求解動(dòng)量方程：除壓力項(xiàng)隱式求解外，其它項(xiàng)都顯式求解。MPS法首先應(yīng)用于核能領(lǐng)域，在水動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用剛剛起步，只是處在理論探

3、討階段。 本文的主要目的是對MPS法的基本理論進(jìn)行研究，為該方法能在船舶與海洋工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用打下基礎(chǔ)。為此，本文著重在如下幾個(gè)方面進(jìn)行了探討： 首先，對網(wǎng)格法和無網(wǎng)格法的基本概念和發(fā)展歷史以及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了介紹，并在閱讀大量MPS法相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上對MPS法的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹和總結(jié)。 其次，對MPS法的進(jìn)行研究，列舉了幾種常見的核函數(shù)，對MPS法控制方程中微分算子的離散模型進(jìn)行了分析，并對MPS法的不可壓計(jì)算