【摘 要】
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本学位论文研究了二维及三维浸没物体激励的数值模拟方法.基于源面板方法建立了二维时域中浸没圆柱倾斜激励模型以及三维时域浸没单球和双球激励的数学方程模型,研究了浸没结构体激励的水动力学特征.本文的主要工作有:(1)建立基于源面板法水下圆柱体倾斜激励的数学模型,在自由面与圆柱体表面布置合适的源点建立边界积分方程,将边界积分方程进行离散化为线性代数方程组,数值模拟浸没圆柱体倾斜激励下圆柱体表面压力与波高的
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本学位论文研究了二维及三维浸没物体激励的数值模拟方法.基于源面板方法建立了二维时域中浸没圆柱倾斜激励模型以及三维时域浸没单球和双球激励的数学方程模型,研究了浸没结构体激励的水动力学特征.本文的主要工作有:(1)建立基于源面板法水下圆柱体倾斜激励的数学模型,在自由面与圆柱体表面布置合适的源点建立边界积分方程,将边界积分方程进行离散化为线性代数方程组,数值模拟浸没圆柱体倾斜激励下圆柱体表面压力与波高的水动力学特性.数值结果表明,圆柱体表面压力和自由面波高随激励频率、振幅以及浸没深度的改变而变化.在小振幅倾斜激励下自由面波表现为线性变化规律.当圆柱体浸没深度减小,自由面波高振幅明显增大.当圆柱体浸没深度越大,自由面波高的振幅减小.圆柱体上下表面的压力呈现周期性变化.(2)基于三维源分布去奇异化数值方法,在球体表面以及自由面分布合适的Rankine源,自由面建立三阶Adams迭代,内部区域建立去奇异源分布面板法,数值模拟三维去奇异源分布格林公式的自由面波高、速度势以及浸没球体垂直激励下的水动力学变化规律.数值结果表明,自由面源点距球体的位置越远,球体激励对自由面波高的影响越小.在浸没球体垂直激励下,自由面波高随时间变化呈现先增长后趋于稳定变化规律;球体所受阻力随时间变化进行有规则的震荡,且球体表面压力呈周期性变化,下表面区域相比上表面区域,压力峰值大,下降迅速;附加质量依赖激励频率变化明显,浸没深度变化对阻尼系数的影响可忽略不计.(3)建立了三维去奇异化浸没双球激励模型,研究了浸没双球共振激励时自由面曲面波高变化规律.本文数值模拟了不同时刻下自由面波形以及不同激励频率下自由面波随时间变化规律.数值模拟结果清晰的呈现出双球共振激励时波形演化过程,数值结果表明,在单一共振垂直激励下,自由面波高表现出周期拍的现象,不同激励频率下的周期拍的个数不同.
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