基于源面板法水下振动体的水动力学数值模拟研究

论文摘要

本学位论文研究了二维水下振动体的数值模拟方法,建立了基于Rankine源的无限水深下线性和非线性的水下振动体振动的数学模型以及有限水深下水下振动体的数学模型,研究了二维无限水深下线性和非线性振动以及有限水深下的水动力学特征,本文的主要工作有:(1)本文建立了去奇异化Rankine源面板法的势流水下圆柱振动的数学模型,数值模拟了水下振动圆柱自由面波高的数值解.在不同频率和不同液面高度下,得到了自由表面线性波高和压力变化图.文中数值模拟了在Rankine源和圆柱振动作用下的自由面波高以及在不同的振动时间下压力变化图形.(2)建立了的非奇异Rankine源面板法非线性势流模型,研究了在水下大振幅振动圆柱形水翼下,自由表面波高.本文数值模拟在大振幅振动下不同频率和不同液面高度下,自由表面非线性波高和压力变化规律.数值模拟结果表明,自由面波高随振动体振动频率的加大而增大,浸没深度越浅,自由面波高也越大.压力会随着振动体振幅的增大而增大,浸没深度减少也会使圆柱体周围压力增大.(3)建立了有限水深下圆柱振动体振动模型,研究了在有限水深下振动体对自由面波以及其他水动力学特征的影响.本文数值模拟了不同频率下和不同水深下对自由面波的影响.数值模拟结果表明,在频率越大时,对自由面波的影响越大.水深越深,对自由面波的影响越小.同时,还数值模拟了不同水深下对振动体表面压力变化的影响,数据表明,水深越浅,对振动体周围压力影响越大.

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景与文献综述
•   1.2 本文的主要内容
• 第二章 基于源面板法水下振动圆柱体的线性自由面波的数值模拟
•   2.1 数学模型
•     2.1.1 基本假设
•     2.1.2 运动方程
•     2.1.3 边界条件
•   2.2 源分布边界积分方程
•   2.3 边界积分方程离散
•     2.3.1 边界积分方程
•     2.3.2 积分方程的离散化
•     2.3.3 时间域中源点,控制点,切向量
•     2.3.4 时间域中物体表面源强以及自由面源强
•     2.3.5 数值迭代
•   2.4 数值模拟
•     2.4.1 数值验证
•     2.4.2 数值结果与讨论
•   2.5 本章小结
• 第三章 基于源面板法水下振动圆柱体的非线性自由面波的数值模拟
•   3.1 数学模型
•     3.1.1 假设条件
•     3.1.2 非线性边界条件
•   3.2 边界积分方程离散
•     3.2.1 边界积分方程
•     3.2.2 积分方程的离散化
•     3.2.3 时间域中物体表面源强以及自由面源强
•     3.2.4 数值迭代
•   3.3 数值模拟
•     3.3.1 数值结果讨论分析
•   3.4 本章小结
• 第四章 有限水深下振动圆柱体的自由面波的数值模拟
•   4.1 数学模型
•     4.1.1 条件假设
•     4.1.2 振动体振动速度方程
•     4.1.3 有限水深时边界条件
•   4.2 源分布边界积分方程
•     4.2.1 边界积分方程离散
•     4.2.2 时间域中源点,控制点,切向量
•     4.2.3 时间域中物体表面源强以及自由面源强
•     4.2.4 数值迭代
•   4.3 数值模拟
•     4.3.1 数值结果与讨论
•   4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
•   5.1 本文主要工作总结
•   5.2 后续研究工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 已发表/完成的论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 韩永浩

导师: 罗志强

关键词: 去奇异源,自由面波高,势流,源面板方法

来源: 昆明理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 力学

单位: 昆明理工大学

分类号: O352

DOI: 10.27200/d.cnki.gkmlu.2019.000895

总页数: 64

文件大小: 2615K

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