基于Level-set法的液體晃蕩與彈性結構耦合作用研究.pdf

1、江蘇科技大學碩士學位論文基于Levelset法的液體晃蕩與彈性結構耦合作用研究姓名：方智勇申請學位級別：碩士專業(yè)：船舶與海洋結構物設計制造指導教師：朱仁慶20060101摘要基于Levelset法的液體晃蕩與彈性結構耦合作用研究摘要載液船舶液艙中的液體晃蕩現(xiàn)象己引起人們的深刻關注，液體晃蕩載荷與效應也已成為航行中載液船舶安全性評估的重要內容之一。本文采用Level—set方法對液艙內液體晃蕩的自由表面進行追蹤，整個流域用統(tǒng)一的N—s方程

2、描述，結合流場通度的概念和液體晃蕩水彈性力學理論研究了液體晃蕩與結構的相互耦合作用。本文所做■作具體如下：1建立了基于Levelset方法的描述液體晃蕩的數學模型。采用SIMPLE算法求解流場控制方程，在MAC交錯嘲格中采用LeapFrog差分格式和DuFortFrankel差分格式(無條件穩(wěn)定)的組合對Ns方程進行離散；采用積分平均型SuperbeeTVD格式對Levelset輸運方程進行求解；重新初始化方程的求解采用修正的Godun

3、ov方法，其中空間導數的離散采用5階WENO格式構造。2提出了一種處理界面處物性參數過渡的方法，成功實現(xiàn)了大密度比(800：1)的氣液兩相流界面遷移的數值模擬。3結合流場通度的概念，處理了流場內有障礙物的情況，通過在液艙內加設不同形式的防晃結構比較抑制晃蕩的效果。4應用液體晃蕩水彈性力學理論，建立了液體晃蕩與結構相互耦合作用的數值模型，其中結構水彈性力學方程的求解采用AdamsBashforth預估校正法，通過編程計算分析了不同激勵頻率

4、和不同結構剛度下液體晃蕩引起的結構響應特性。通過上述』=作，得到以下結論：1用Levelset方法處理液體晃蕩問題，不需要顯式地追蹤自由液面，能較方便的處理運動液面的翻卷、破碎及合并等拓撲變形。2本文所提出的界面處物性參數過渡的方法既避免了因過大的物性參數問斷而造成的計算不穩(wěn)定，義保證r物理模型在界面處的逼真。3流場通度的概念與Levelset方法的結合，可以較好的處理流場內具有障礙物的液體晃蕩問題；防晃結構的形式和尺寸對抑制晃蕩的效果