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《张雨新,万德成,日野孝则,mps方法数值模拟液舱晃荡问》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、DOI:10.16483/j.issn.1005-9865.2014.04.002第32卷第4期海洋工程Vol.32No.42014年7月THEOCEANENGINEERINGJul.2014文章编号:1005-9865(2014)04-0024-09MPS方法数值模拟液舱晃荡问题112张雨新,万德成,日野孝则(1.上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院海洋工程国家重点实验室,上海200240;2.横滨国立大学工学府,日本横滨)摘要:基于无网格粒子法MPS方法(movingparticlesemi-implicitmethod)研究了液舱
2、晃荡问题。针对二维矩形液舱晃荡问题进行了数值验证,结果表明MPS方法能够很好地计算晃荡产生的拍击压力。同时将MPS方法应用到带隔板的液舱晃荡问题计算中,分析了二维和三维带隔板液舱晃荡问题。计算结果表明:隔板的存在很大程度地限制了流体的水平运动,隔板附近出现了自由面的翻卷、破碎和融合现象,MPS方法能够很好地模拟这些流动现象。计算得到的波高与实验测得的波高吻合较好,表明MPS方法模拟带隔板的晃荡问题具有一定的可靠性。关键词:液舱晃荡;移动粒子法(MPS);拍击压力;自由面中图分类号:O353文献标识码:AApplicationofMPS
3、methodinliquidsloshing112ZHANGYu-xin,WANDe-cheng,HINOTakanori(1.StateKeyLaboratoryofOceanEngineering,SchoolofNavalArchitecture,OceanandCivilEngineering,ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200240,China;2.GraduateSchoolofEngineering,YokohamaNationalUniversity,Yokohama,Japa
4、n)Abstract:Inthepresentstudy,MPS(MovingParticleSemi-Implicit)methodisappliedintoliquidsloshingflows.Validationiscarriedoutagainsta2Drectangulartanksubjectedtosurgemotion.Theimpactpressureobtainednumericallyonthetankinducedbyliquidmotionisingoodagreementwithexperimentald
5、ata.Inaddition,sloshinginbaffled2Dand3Dtanksissimulated.Resultsshowthattheexistenceofbafflesignificantlyaffectsthehorizontalmotionofliquid.Complicatedphenomena,suchasoverturning,breakingandcoalescenceoffreesurface,areobsevred.MPSmethodshowsagoodflexibilityindealingwiths
6、uchlargedeformedfreesurfaceflows.Moreover,theagreementbetweencomputedwaveheightandexperimentaldataisgood,suggestingMPSmethodiscapableofcomputingsloshinginbaffledtank.Keywords:sloshing;movingparticlesemi-implicit(MPS);impactpressure;freesurface液舱晃荡是船舶流体力学研究的热点问题,其流动现象十分复
7、杂,常带有自由面的翻卷、融合、破碎和液体的飞溅等现象。晃荡对液舱壁面产生的抨击压力可能会造成结构的破坏,并且影响船舶航行的稳定性。因此,对晃荡载荷的预测是船舶航行安全性评估的重要内容之一。[1-2]早期对晃荡的研究常借助于实验,但实验周期长、费用高,提供的信息有限,且常常存在尺度效应。随着计算机的发展,数值模拟逐渐成为研究晃荡问题的重要手段。早期的数值求解是基于势流理论,如[3][4]Faltinsen发展了边界元方法(boundaryelementmethod,BEM)用来研究非线性晃荡问题,Wu等基于有限收稿日期:2014-01-
8、06基金项目:国家自然科学基金项目(11072154,51379125);上海高校特聘教授(东方学者)岗位跟踪计划项目(2013022);国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2013CB036103);工信部高技
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