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原文传递连续力切割网格法的应用

论文题名：	连续力切割网格法的应用
关键词：	液化气船;径向基函数切割网格技术;质量力模型;浸入边界法;流固耦合
摘要：	大型LNG船在高海况下航行时，面临的一个突出问题是部分装载的舱内液体在外界激励下发生晃荡，液体晃荡导致的舱壁强度和疲劳等问题越来越被关注，尤其对于近年来广泛采用的薄膜式LNG液舱壁，液舱结构的弹性不可忽略，舱内流场与液舱结构之间的相互作用更为显著。此外，在深海油气田的开发过程中，深海柔性立管涡激振动也属于典型的流固耦合问题。　　浸入边界法作为研究流固耦合问题的一类非协调网格方法，其原理是通过在流体动量方程中增加力源项，并满足两相交界面速度连续边界条件，来实现流体域与结构域的耦合效应。该方法可避免数值求解过程中的网格更新，计算网格为固定直角网格，与复杂繁琐的贴体网格生成不同的是，网格生成不依赖于物体形状。因此，此类方法的显著特点在于网格生成简单、无需重新划分网格，进而可描述多物体复杂运动边界及其大变形问题。进一步，连续力浸入边界法中力源项满足某种特定的力学关系式，一般具有显式的解析表达式，故可处理弹性边界问题。　　本文基于自主开发的非线性两相流大涡模拟CFD平台，包括自主改进的径向基函数切割网格有限体积法和质量力模型，嵌入连续力浸入边界法的思想，并结合切割网格有限体积法数值模拟流场与弹性边界的相互作用。通过发展径向基函数切割网格流体体积分数、面积分数的数值处理技术，可模拟多体复杂动物体，提高计算精度。全文共分为6章：　　第1章重点阐述浸入边界法的国内外研究现状，并提出本文的研究方向和主要工作。　　第2章构建基于浸入边界法求解流固耦合问题的数学模型，以清晰地认识浸入边界法的机理，为论文工作奠定基础。　　第3章给出运用浸入切割网格有限体积法求解非定常不可压缩Navier-Stokes方程的离散过程。　　第4章提出本文研究工作的技术路线。　　第5章数值计算楔形体转动对流场的影响，并定性地验证了弹性边界拉格朗日力的计算程序。　　第6章总结本文的工作，并提出下一步的研究计划。
作者：	常杏
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	李廷秋
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文