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光滑质点流体动力学（SPH）算法研究
| 论文题名： | 光滑质点流体动力学（SPH）算法研究 |
| 关键词： | 流体动力学;光滑质点;无网格算法;核函数构造 |
| 摘要： | 本文以预报FPSO储油轮和半潜式平台的舷侧拍击和甲板上浪载荷为背景，从众多的计算方法中引入一种无网格方法——光滑质点流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics)方法。SPH方法的基础是插值理论。SPH方法通过核函数近似方法，将以偏微分方程形式给出的连续流体的守恒方程转换成积分方程，又用粒子离散方法将连续的控制方程转换成离散形式的控制方程。SPH方法首先应用于天体物理学领域，在水动力学领域的应用刚刚起步，只是处在理论探讨阶段。 研究的主要目的是对SPH方法的基本理论进行研究，为该方法能在船舶与海洋工程领域的广泛应用打下基础。为此，着重在如下几个方面进行了探讨。 首先，对无网格方法的基本概念进行了介绍，特别是SPH方法的历史、发展和现状进行了详细地介绍，并对SPH方法的优缺点、应用领域进行说明。 其次，对SPH方法的基本公式进行推导，对SPH方法的计算思想进行了介绍，并且对核函数近似和粒子近似方法进行了详细说明。列举了几种常见的核函数，给出了一些核函数的构造方法。 再次，对SPH形式的流体运动学方程的离散方法进行分析。给出了Lagrangian形式的Navier-Stockes方程，并列举出不同形式的连续性方程、动量方程和能量方程。 最后，采用SPH方法模拟流体力学中的一些经典问题，如Poiseuille流动，Couette流动，并与解析解进行比较，一方面验证算法的精度，另一方面掌握算法的规律。此外还用SPH方法对圆柱绕流和溃坝问题的模拟进行了尝试，并对SPH方法的应用范围进行评价。 |
| 作者： | 郑兴 |
| 专业： | 流体力学 |
| 导师： | 段文洋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2005 |
| 正文语种： | 中文 |
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