基于Level-set法的液体晃荡与弹性结构耦合作用研究

摘要

载液船舶液舱中的液体晃荡现象已引起人们的深刻关注,液体晃荡载荷与效应也已成为航行中载液船舶安全性评估的重要内容之一。本文采用Level-set方法对液舱内液体晃荡的自由表面进行追踪,整个流域用统一的N-S方程描述,结合流场通度的概念和液体晃荡水弹性力学理论研究了液体晃荡与结构的相互耦合作用。本文所做工作具体如下: 1.建立了基于Level-set方法的描述液体晃荡的数学模型。采用SIMPLE算法求解流场控制方程,在MAC交错网格中采用LeapFrog差分格式和DuFort-Frankel差分格式(无条件稳定)的组合对N-S方程进行离散;采用积分平均型Superbee-TVD格式对Level-set输运方程进行求解;重新初始化方程的求解采用修正的Godunov方法,其中空间导数的离散采用5阶WENO格式构造。 2.提出了一种处理界面处物性参数过渡的方法,成功实现了大密度比(800:1)的气-液两相流界面迁移的数值模拟。 3.结合流场通度的概念,处理了流场内有障碍物的情况,通过在液舱内加设不同形式的防晃结构比较抑制晃荡的效果。

目录

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摘要

Abstract

第一章 绪论

第二章 液体晃荡的数学模型及数值解法

第三章 弹性液箱内液体晃荡的水弹性力学理论

第四章 刚性容器内液体晃荡的数值模拟

第五章 弹性液箱与液体晃荡的耦合分析

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间论文发表情况