水流对浮体作用的SPH方法模拟.pdf

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1、第15卷第8期2011年8月船舶力学JournalofShipMechanicsV01．15No．8Aug．2011文章编号：1007—7294(2011)08—0861--06水流对浮体作用的SPH方法模拟肖潇l’2，蒋昌波l’2，程永舟1·2(1长沙理工大学水利工程学院，长沙410004；2湖南省水沙科学与水灾害防治重点实验室，长沙410004)摘要：水流与浮体相互作用时，运动情况十分复杂，目前很难准确有效地模拟。而SPH作为一种纯拉格朗日方法，无需构建网格，用核函数近似粒子进行离散，能较好地解决一些自由面大变形问题。文章利用SPH法对溃坝时引起的高速水流冲击浮

2、体以及水体晃动时破损浮体的运动过程进行模拟。模拟结果表明，SPH法能有效地进行水流对浮体作用的研究。关键词：浮体；光滑粒子流体动力学；移动最小二乘法；核函数；数值模拟中圈分类号：TVl3U661．1文献标识码：ASimulationofflow-inducedfloating-bodymotionwithSPHmethodX／A0Xiao，JIANCChang-bo，CHENGYong-zhou(1SchoolofHydraulicEngineering,ChangshaUniversityofScience＆Techology，Changsha410004．Chi

3、na；2HunanProvinceKeylaboratoryofWater,SendimentSciences＆FloodHazardPrevention,Changsha410004．China)Abstract：How-inducedfloatingbodymotions，thatmovementisverycomplicatied，cannotbesimulatedexactlyatpresent．SPH鹊aLagransianmethodwithoutcomponent酣d，USeSkernelfuctionapproximatetoparticledisc

4、retely．AnditCOAIsolve80meproblemswithstrongdeformationoffreesurface．Inthispa-per,SPHmethodisappliedtosimulatetheprocessofthefloatingbodymotionwhichresultsfromthecol-lapseofawatercolumnandthemovementofdamagedfloatingbodyinsloshingwater．SimulationresultsshowthattheSPHmethodcaneffectively

5、studytheflowinduedmotionoffloatingbody．Keywords：floatingbody；smoothedparticlehydrodynamics(SPH)；movingleastsquares；kemelfunction；numericalsimulation1引言光滑粒子流体动力学(SmoothedParticleHydrodynamics)法【11是模拟流体流动的一种无网格拉格朗日粒子法，最初被用于解三维开放空间天体物理学问题。基本思想是将连续系统用一系列粒子来描述，这些粒子携带独立的物理信息并遵循物理控制方程进行运动。这种方

6、法无需网格及质点间相互作用的计算，使得大变形问题的处理变得容易。收稿日期：2010-09—25修改日期：2011—02一18基金项目：国家自然科学基金项目(50909009。50979008)；水文水资源与水利工程科学国家重点实验室开放研究基金项目(2008490911)；教育部高校博士点基金项目(20094316110002)作者简介：肖潇(1986-)，女，硕士研究生，研究方向为水力学及河流动力学，Email：xxxtina@163．tom；蒋昌波(1970一)，男，长沙理工大学教授，博士生导师。862船舶力学第15卷第8期近年来SPH法不断发展、改进和完善，逐

7、渐趋向于成熟，并应用于很多领域。Sigalotti等[21运用SPH法模拟了强冲击过程，Bulian等131运用SPH法模拟了不同角度情况下箱中水体的晃动。Mamngiu等闻结合SPH—ALE法模拟了水轮机的自由表面流动，Capone等151运用SPH法进行了滑坡涌浪的模拟，以及Narayanaswamylq将SPH与Funwave结合进行了近岸波浪传播过程的模拟等。在国内也有一些学者进行了SPH法的研究应用，宗智等171进行了二维水下爆炸问题的SPH数值模拟，崔岩等[sl进行了二维矩形水槽晃荡过程的SPH数值模拟，李大鸣等191进行了大坝表孔泄流的SPH数值模