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基于MPS方法的船舶舱室内流体三维运动仿真
| 论文题名： | 基于MPS方法的船舶舱室内流体三维运动仿真 |
| 关键词： | 船舶舱室;流体运动;三维仿真;移动粒子半隐式法 |
| 摘要： | 船舶舱室内液体运动是自由表面流体运动，对船舶稳性及船舶运动性能具有重要影响。为研究船舶舱室内流体的运动规律，本文在移动粒子半隐式法（MovingParticleSemi-implicitMethod，MPS）的框架上，提出了一种粒子碰撞模型，并利用改进的MPS方法进行了船舶舱室内流体运动的三维仿真，主要工作如下： （1）提出了一种粒子碰撞模型。在MPS方法的框架上，根据动量守恒定律和能量守恒定律，提出一种粒子碰撞模型。使用本文提出的碰撞模型进行流体溃坝模型的仿真，并与现有碰撞模型的仿真结果对比，对比结果表明本文提出的碰撞模型物理意义明确，流体仿真的稳定性好、精度高。 （2）利用高效算法和多线程进行流体运动的数值求解。首先，使用共轭梯度法求解压力泊松方程，提高了方程组的求解效率。其次，在搜寻相邻粒子的过程中，使用链表搜索法搜索相邻粒子，提高了相邻粒子的搜索速度。同时，利用OpenMP框架进行多线程加速，在一定程度上提高了流体仿真的计算速度。 （3）使用改进的MPS方法进行了舱室晃荡时流体的三维运动仿真。首先应用改进的MPS方法进行规则二维和三维矩形舱室内的流体运动仿真，并进行了仿真结果分析。在此基础上，利用上海船舶研究设计院提供的船舶舱室实际数据，按一定比例压缩模拟真实船舶舱室后，进行不规则形状舱室内流体运动仿真。 流体仿真结果表明，本文提出的改进的MPS方法物理意义明确、稳定性好，能够较为真实准确地模拟舱室内流体的三维运动。论文研究提高了MPS方法的稳定性和精确性，采用舱室实际数据进行液体晃荡研究，进行了非规则形状容器内流体的仿真，对研究船舶舱室内液体的晃荡规律具有重要意义。 |
| 作者： | 边峰 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 任鸿翔 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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