【摘 要】
：
结构物出入水在船舶与海洋工程领域中十分常见,涉及自由液面变形或破碎、流固耦合等复杂物理现象。近年来针对这类问题已经发展出多种数值方法,然而它们在适用范围、计算效率等方面存在着一些限制。格子玻尔兹曼方法（lattice Boltzmann method,LBM）是一种介观尺度数值方法,适合模拟飞溅流动且易于并行计算,在结构物出入水问题的研究中具有很大的应用潜力。浸没边界格子玻尔兹曼方法（immers
论文部分内容阅读
结构物出入水在船舶与海洋工程领域中十分常见,涉及自由液面变形或破碎、流固耦合等复杂物理现象。近年来针对这类问题已经发展出多种数值方法,然而它们在适用范围、计算效率等方面存在着一些限制。格子玻尔兹曼方法（lattice Boltzmann method,LBM）是一种介观尺度数值方法,适合模拟飞溅流动且易于并行计算,在结构物出入水问题的研究中具有很大的应用潜力。浸没边界格子玻尔兹曼方法（immersed boundary-lattice Boltzmann method,IB-LBM）和单相自由液面模型（single-phase free surface model,SPFSM）分别是LBM框架下被广泛应用的流固耦合算法和自由液面模型,但是在处理非完全浸没物体边界时存在流固信息交换过程不完善的问题,严重影响数值模拟的精度与稳定性。本文提出了一种模拟自由表面流动中流固耦合问题的数值方法,即“虚拟流体填充算法”以解决这一难题,从而发展了一种能够准确高效地模拟结构物出入水的数值方法,并对其进行了并行化处理,显著提升了计算效率,为解决实际工程问题奠定了良好的基础,具体工作如下:（1）本文通过一系列典型算例分别验证了IB-LBM和SPFSM在模拟流固耦合和自由液面问题时的有效性。结果表明IB-LBM具有较高的精度和较低的数值震荡;SPFSM可准确模拟压力分布及自由液面形状,且与移动粒子半隐式法（moving particle semi-implicit method,MPS）等粒子类方法相比其自由液面轮廓更加清晰光顺。（2）当采用IB-LBM和SPFSM模拟结构物出入水问题时,面临着非完全浸没固体边界的难题,因此本文提出了“虚拟流体填充算法”以完善拉格朗日边界点和周围欧拉流体点之间的流固信息交换过程,同时利用数值算例证明了本文算法不会对固体运动造成影响。（3）利用本文提出的数值方法对一系列典型的出入水问题开展了水动力研究,并引入了内部质量效应修正技术和消波边界以提高数值模拟的准确性。计算结果表明,本文模拟的物体运动曲线、流场物理量分布、自由液面形状等结果与参考解吻合情况良好;相比于传统反弹格式,本文方法具备更高的精度和更低的数值震荡。（4）为了适应实际工程问题中庞大的计算量,本文基于统一计算设备架构（compute unified device architecture,CUDA）构建了本文方法的并行程序,取得了良好的加速效果,并且研究了线程块维度和计算网格数量对并行加速效果的影响规律。
其他文献
近年来,航运碳排放量在全球碳排放量中所占的比重越来越大,为了推动船舶行业进行碳减排,利用风能作为船舶的辅助动力成为一种新的节能减排趋势,风帆助航船（Wind Assisted Ship）得到了行业的广泛关注。风帆结构作为船舶的一部分,通过基座与船体上甲板连接在一起,大尺度的风帆结构在为船舶提供较大推进动力的同时,长期遭受交变载荷的作用,容易在基座等应力集中的位置产生疲劳问题,因此对风帆结构进行疲劳
国有土地使用权出让合同性质的民事合同说与行政协议说分歧是导致其司法适用困境的根本原因。国有土地使用权出让合同性质的界定应当立足于出让合同订立、履行的全过程。当事人双方的法律地位平等,土地出让合同符合《民法典》合同编的规定,以及在履约过程对维护契约严肃性的要求,都构成了对出让合同民事属性的界定。而土地管理部门作为出让方主体具有特殊性,其特殊性体现在合同订立主体的特殊性、行政优益权与政府利益方面。基于
贩卖毒品罪的保护法益是公众健康;贩卖行为不以“牟利”为目的;贩卖行为的核心是出售,“为出售而购买”毒品行为是贩卖毒品的预备行为。代购毒品行为不应定性为一种行为类型,而跳脱犯罪的实体审查;代购毒品行为虽有帮助的性质,但是不应当直接认定为帮助犯;代购毒品系有偿交付毒品,构成贩卖毒品罪。居间介绍买卖毒品行为应根据共犯理论进行分类讨论。为“有贩卖目的”的购毒者“代收”“代取”毒品或者为其居间介绍的行为,属
随着我国造船业的飞速发展,造船总量逐年递增,我国已经成为名副其实的造船大国。在船舶设计建造过程中,为保证船舶建造及船舶运行过程的安全可靠,对船体结构进行安全性评估是必不可少的。有限单元法是工程领目前最常用的数值分析方法,特别是在船舶工程领域,在过去十几年中,有限单元法被广泛应用于船体结构分析、模态分析等领域。应用有限单元法进行船体结构分析的流程主要包括:船体分段有限元模型创建,分析计算,后处理。由
随着现代反舰武器的飞速发展,舰船受到水下非接触爆炸冲击的概率大大增加。由水中兵器爆炸产生的冲击波、气泡脉动等载荷不仅会对舰船结构造成严重破坏,还会对舰船武器系统、设备、管路以及舰上人员等产生较大冲击。因此,舰船水下非接触爆炸抗冲击研究成为各国关注的重点。近年来,我国海军舰船的抗爆抗冲击研究越发系统深入,舰船的抗冲击能力不断提升。其中,舰船管路系统作为舰船系统与设备的工作介质及能量输送通道,是舰载系
网络订餐交易是传统食品交易与互联网相结合的产物,发挥媒介作用的网络订餐第三方平台,在整个交易过程中处于柜台出租者的地位,为入网食品经营者与消费者提供了网络虚拟空间,是沟通双方在线交易的桥梁。网络订餐第三方平台依托互联网技术,具有虚拟性、开放性和中立性等特征,这些特征要求网络订餐第三方平台负有登记审查义务、如实告知义务、报告-停止服务义务及合理保管消费者个人信息义务。违反法定义务是导致食品安全侵权及
水翼结构在船舶与海洋工程领域有着广泛应用,随着舰船向高速化发展,其水弹性振动和安全性问题变得不容忽视,并且会增加水动力噪声,削弱水下航行体的声隐身性能。针对以上工程背景,本文对水翼的流激振动特性和噪声进行数值模拟研究。本文首先基于计算流体力学方法与结构有限元方法搭建了水翼流激振动的联合仿真架构。水翼周围流场由Star-CCM+软件采用有限体积法求解,结构振动通过Abaqus软件采用有限元方法求解,
居住权主体及其权利义务的相关争议,源于对居住权的功能定位不同,现行法律规范也未能完全涵盖保障性居住权,不当地限制了居住权制度的适用范围。居住权兼具保障和投资双重功能,须认可法人、非法人组织的主体资格,以开放的态度正视各种类型的居住权主体。允许房屋住宅的所有权人作为居住权主体,从而丰富居住权制度的内涵,使其与我国经济发展和社会革新相融合。但是,与居住权人同住之人只是间接受益人,不是居住权的权利主体。
船舶作为运输行业中的主要交通方式之一,随着各国之间经济贸易往来的增加,船舶安全问题得到了越来越的关注。第一代完整稳性衡准作为传统的评估船舶稳性的方法之一,已经不能完全满足目前对船体在波浪中因动力学是否发生稳性失效的判定。因此IMO为了满足行业需求,着手制定第二代完整稳性规则,目前相关草案的制定工作已基本完成。过度加速度失效模式作为五种失效模式之一,虽然不会导致船体发生倾覆,但对船上人员以及货物的影
随着北极航道的开通窗口逐渐变长,越来越多的海洋活动在北极开展起来。面对越来越多的破冰船和冰级船进入北极,北极也正面临温室气体带来的环境问题。在如今IMO对船舶的能效管理计划和航运业节能减排的大趋势下,对船舶进行油耗的预测和实时监控对于船舶减少航行过程中减少温室气体排放是至关重要的。本文以低冰级船为研究对象,基于经验公式和机器学习两种方法对主机油耗预测模型的构建。论文第一部分基于经验公式构建了阻力、