基于緩解壓力振蕩MPS法的數(shù)值水池研究.pdf

1、在計算流體力學領域中，對于大變形自由表面的問題研究一直在不斷的進展。計算流體力學領域中的數(shù)值模擬方法主要分為無網(wǎng)格法和網(wǎng)格法兩種，其中無網(wǎng)格法在解決表面問題具有得天獨厚的優(yōu)勢。移動粒子半隱式法（Moving-Particle Semi-Implicit Method, MPS）是一種新的基于拉格朗日（Lagrange）粒子的無網(wǎng)格方法，MPS法著眼于跟蹤粒子的運動學和動力學性質(zhì)變化過程。因此 MPS法不需要建立網(wǎng)格，尤其在模擬大變形自由

2、表面的問題可以簡化網(wǎng)格布置的過程，得到比較理想的模擬效果。
　　MPS法雖然在模擬自由液體自由表面有一定的優(yōu)勢，但是自身的壓力振蕩性問題嚴重限制了此方法在工程上的應用。在MPS法的研究過程中許多人做了相關緩解壓力的研究，但效果都不是特別好。本文從MPS壓力產(chǎn)生的原因著手，在MPS法的壓力泊松方程中加入了在計算流體力學領域中常用的保證流體不可壓縮性的散度為0的條件共同控制壓力方程，減少壓力的振蕩性。利用緩解壓力振蕩的改進 MPS法和

3、原方法進行了潰壩模型和液艙晃蕩模型進行模擬驗證。通過這兩個算例的對比驗證了緩解壓力振蕩的改進 MPS法在數(shù)值模擬過程中成功的緩解了壓力振蕩現(xiàn)象。
　　波浪是船舶與海洋工程類和港口航道與近海工程中最重要的動力因素之一。數(shù)值波浪水池是研究波浪的主要數(shù)值手段之一，既避免了建立物理模型的費時費力，同時數(shù)值波浪水池在空間尺度、可控制性方面具有更大的擴展性。本文根據(jù)上海交通大學的船模拖曳水池的模型進行等比例縮小，成功地利用MPS法的初始模擬完

4、成了數(shù)值水池的建立。
　　在數(shù)值模擬領域中，大渦模擬是一種最新的解決湍流這種最常見的流動模式的研究方法，效果比較不錯。本文將 MPS法大渦模擬成功的應用在新建立的數(shù)值水池上，并進行造波模擬。針對MPS法大渦模擬造成的水池波浪振蕩過大的問題，利用新開發(fā)的緩解壓力振蕩的改進MPS法大渦模擬進行造波模擬，成功的控制了數(shù)值水池造波壓力過大的問題，得到不錯的造波效果。同時在MPS法大渦模擬的造波過程中針對不動核函數(shù)進行造波模擬的比較，得出