声明
摘要
1 绪论
1．1研究背景和意义
1．2国内外相关研究现状及进展
1．2．1载人潜水器航行仿真系统
1．2．2流体模型
1．2．3多重网格的应用
1．2．4流固耦合
1．3本研究领域存在的问题
1．4本文主要研究内容与章节安排
1．4．1本文主要研究内容
1．4．2本文章节安排
2流体建模的稳定性和收敛性分析
2．1差分方程的定义
2．2误差函数的谐波分析
2．3显式和隐式差分的稳定性分析
2．3．1显式差分的稳定性分析
2．3．2隐式差分的稳定性分析
2．4泊松方程的迭代求解
2．4．1模型问题
2．4．2误差与残差
2．4．3基本迭代方法
2．4．4迭代方法的收敛性分析
2．5本章小结
3深海热液流体的建模与仿真
3．1流体动力学方程
3．1．1 温度和密度的动力学方程
3．1．2涡动力方程
3．1．3热液所受浮力
3．2流场的稳定性分析
3．2．1 流场的稳定条件判定
3．2．2半拉格朗日方法在流场中的应用
3．3基于涡量场的深海热液建模方法
3．3．1涡量场的诱导速度场
3．3．2格子涡(VIC)方法
3．3．3涡量的拉伸
3．4热液喷发流体模型的实现过程
3．4．1粒子法(N体方法)
3．4．2网格法(半拉格朗日涡方法)
3．4．3混合方法(格子涡方法)
3．5体渲染绘制
3．5．1 基于纹理的体渲染
3．5．2粒子的体渲染方法
3．5．3粒子的体光照技术
3．6深海热液流体的仿真结果
3．6．1 热液虚拟模型与真实场景的对比
3．6．2涡量拉伸的影响
3．6．3深海流体的实时模拟
3．7本章小结
4基于多重网格的快速收敛方法
4．1 泊松方程模型及其离散化
4．1．1二维泊松方程
4．1．2三维泊松方程
4．2多重网格方法原理
4．3多重网格循环
4．3．1 V循环
4．3．2 W循环
4．3．3 FMG循环
4．4代数多重网格和几何多重网格
4．4．1 代数多重网格方法
4．4．2几何多重网格方法
4．5 GPU的应用
4．5．1光滑项的并行计算
4．5．2使用共享内存
4．6实验和结论
4．6．1 2D多重网格实验
4．6．2 3D多重网格实验
4．7本章小结
5流固耦合交互模拟与系统集成
5．1边界处理
5．1．1边界速度
5．1．2边界涡量
5．2下潜器机械臂与深海热液的交互模拟
5．2．1机械臂之间的三维变换
5．2．2粒子与几何体的碰撞检测
5．2．3机械臂与流体的交互模拟实验验证
5．3螺旋桨尾迹的模拟
5．3．1无穿透和无滑移边界条件验证
5．3．2螺旋桨尾迹效果展示
5．4本章小结
6结论与展望
6．1 结论
6．2展望
参考文献
作者简历及攻读博士学位期间的科研成果
致谢
大连海事大学;
