基于SPH方法的波浪水池及物体运动研究开题报告

全文总字数：9275字

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1目的及意义

学习船舶与海洋工程这一学科是研究船舶的构造、航行原理、安全性设计及建造法规和国内外重要船级社的规范等知识，研究船舶的设计方法及如何保证航行的快速性、良好的操纵性和抗风浪能力等问题。而研究船舶在水中的航行即可简化为一自由浮体在波浪水池中的运动方式与轨迹，运用科学的力学方法即可模拟出船舶在水中的运动。

在船舶与海洋工程领域中，关于波浪水池及其与物体运动的相互作用的研究一直占有非常重要的地位。船舶在波浪中的运动问题一直是船舶科学界的研究重点，同时目前随着大量浮式结构物在产业中的应用，这些结构物在波浪中的稳定问题也是业界关注的重点之一。之前已经有许多学者在势流框架下研究了固定物体或强迫运动物体与规则波之间的相互作用，这些工作在计算浮式结构物的波浪载荷和辐射阻尼时都具有相当重要的实用意义。但是，为了模拟真实情况，浮体自身的自由漂浮属性也必须被考虑到。成功构造的可以模拟非线性波浪传播过程及其与完全自由漂浮物体相互作用的二维势流数值水池并不多，原因在于需要同时计算物体和流体质点运动状态，此外还要面临棘手的网格重构问题，大多数人都选择将问题简化，即保持物体的自由漂浮属性，但在计算过程中不重构网格，甚至直接将该属性抹去，转化为固定结构物。尽管如此，仍有一些人成功基于光滑流体动力学（smoothed particle hydrodynamics，sph）构造了这类可以模拟自由漂浮物体的波浪水池。

2. 研究的基本内容与方案

1.2sph方法简介

光滑粒子流体动力学（smoothed particlehydrodynamics，sph）方法是一种无网格拉格朗日型的粒子方法，由lucy 与gingold、monaghan[14]在1977年分别提出，一开始用于解决三维开放空间的天体物理学问题，目前被广泛应用于流体动力学、固体力学及其他工程学科各种问题的数值仿真中。sph方法克服了基于网格的数值方法计算中网格畸变带来的许多困难，因而成为数值分析的一种有效方法。

3. 研究计划与安排

1 进度安排

4. 参考文献（12篇以上）

参考文献

[1]张雨新，万德成，日野孝则. mps方法数值模拟液舱晃荡问题，海洋工程 第32卷第4期2014 年7月，24-31页。