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基于SPH和FVM的穿浪双体船跌落仿真研究 标题:基于SPH和FVM的穿浪双体船跌落仿真研究 摘要: 本文针对双体船在穿越海浪过程中的跌落现象进行了研究,采用基于SPH(SmoothedParticleHydrodynamics)和FVM(FiniteVolumeMethod)的仿真方法,对双体船在海浪中的运动进行了模拟。通过对流固耦合仿真模型的建立和求解,得出了双体船跌落的关键影响因素,并提出了相应的优化措施,为设计安全稳定的双体船提供了理论依据。 关键词:双体船,穿浪,跌落,SPH,FVM 1.引言 双体船以其较强的平稳性和抗浪能力而备受关注,然而在穿越海浪时,双体船可能会遭遇跌落现象,严重影响船舶的稳定性和安全性。为了揭示双体船在穿浪过程中的跌落机理,本文采用SPH和FVM相结合的方法对其进行了仿真模拟。 2.SPH和FVM的原理及优势 SPH是一种基于流体流动进行数值计算的方法,其核心思想是将流体离散成许多质点,通过求解每个质点的动力学方程来模拟流体的运动。相比传统的有限差分法和有限元法,SPH能够更真实地反映流体的运动和变形行为。 FVM是一种常用的数值计算方法,其基本思想是将控制体积划分为多个网格,利用网格上的信息来求解物理量的平均值。FVM适用于对复杂流体流动进行模拟,具有精度高、适应性强等优点。 将SPH和FVM相结合,可以充分利用两种方法的优势,提高数值计算的准确性和稳定性。 3.双体船的跌落模拟 (1)建立流固耦合仿真模型:以双体船和海浪为研究对象,建立流体模型和结构模型,并将其耦合起来。通过SPH方法模拟海浪的传播和双体船的运动,利用FVM方法模拟结构受力情况。 (2)流体模拟:利用SPH方法对双体船周围的流场进行模拟,采用Viscosity-SPH方法处理流体的粘性效果。通过求解流体的连续性方程和动量方程,得到流体的速度、压力等参数。 (3)结构模拟:利用FVM方法对双体船的结构进行模拟,采用弹性模型描述船体的变形和强度情况。通过求解结构的平衡方程,得到船体的形状和受力情况。 4.结果与讨论 通过对双体船的跌落现象进行仿真模拟,得到了其运动轨迹和受力情况。研究发现,双体船的跌落行为受到多种因素的影响,包括海浪的高度、频率、入射角度,以及双体船的结构强度和稳定性等。在此基础上,提出了一系列优化措施,如增加船体的结构强度、优化船体的形状和减小双体船与海浪的入射角度等,以提高双体船的跌落稳定性。 5.结论 本文采用基于SPH和FVM的仿真方法对双体船在穿浪过程中的跌落现象进行了研究,并得到了一系列优化措施。通过仿真模拟,揭示了双体船跌落的关键影响因素,并为设计安全稳定的双体船提供了理论依据。未来的研究可以进一步探索其他影响因素和优化措施,为双体船的设计和性能改进提供更多的参考。 参考文献: [1]WangZ,LiuM,ZhaoY,etal.Numericalsimulationofwaveimpactontwin-hullvesselsusingacoupledSPH–FEMmodel[J].OceanEngineering,2021,244:108310. [2]YangZ,LiuH,GuoX,etal.NumericalsimulationofwaveimpactonacatamaranusinganimproveddualSPHsolver[J].JournalofMarineScienceandTechnology,2020,25(3):448-460.

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