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陈翔,饶成平,万德成.MPS方法数值模拟楔形体入水问题[J].计算力学学报,2017,34(3):356~362
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MPS方法数值模拟楔形体入水问题
Numerical simulation of water entry for two-dimensional wedge by MPS
投稿时间:2016-08-09  修订日期:2016-10-18
DOI:10.7511/jslx201703013
中文关键词:  MPS  二维楔形体  入水  不同粒子布置方式  不同斜升角
英文关键词:MPS  2-D wedge  water entry  different layout methods of particles  different deadrise angles
基金项目:国家自然科学基金(51379125,51490675,11432009,51579145);长江学者奖励计划(2014099);上海高校特聘教授(东方学者)岗位跟踪计划(2013022);上海市优秀学术带头人计划(17XD1402300);工信部数值水池创新专项VIV/VIM项目(2016-23/09)资助项目
作者单位E-mail
陈翔 上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院 海洋工程国家重点实验室 高新船舶与深海开发装备协同创新中心, 上海 20040  
饶成平 上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院 海洋工程国家重点实验室 高新船舶与深海开发装备协同创新中心, 上海 20040  
万德成 上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院 海洋工程国家重点实验室 高新船舶与深海开发装备协同创新中心, 上海 20040 dcwan@sjtu.edu.cn 
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中文摘要:
      入水问题是船舶海洋工程中典型的流动问题。当船舶在恶劣海况中航行或海洋平台遭遇恶劣天气时,结构物和水体之间往往会出现剧烈的砰击作用。砰击发生时,伴随着结构物湿表面的变化、自由液面的翻卷和破碎等强非线性现象。本文采用本课题组自主开发的基于移动粒子半隐式法MPS(Moving Particle Semi-Implicit Method)的求解器MLParticle-SJTU对二维楔形体入水问题进行了数值模拟。选取斜升角为30°的楔形体模拟其入水过程,研究了不同粒子布置方式对于计算结果如垂向水动力和自由面变化的影响,并与MLM砰击模型(Modified Logvinovich Model)的结果进行了比较,吻合较好。在此基础上,进一步研究了不同斜升角对计算结果(垂向水动力和自由面变化)的影响,其中流动分离前的垂向水动力与MLM结果相近,表明了MPS方法能有效地模拟入水问题。
英文摘要:
      Water impact has been a typical problem in ocean engineering.When a vessel sails in the ocean under serious conditions,slamming impact between the structure and water can be huge.The phenomena such as the drastic change of wetted region and the fragmentation and overturning of free surface will happen with the slamming.In this paper,an in-house mesh-free particle solver MLParticle-SJTU,which is developed based on improved moving particle semi-implicit (MPS) method,is employed to numerically simulate the water entry of a two-dimensional (2-D) wedge.The water entry of wedge model with its deadrise angle of 30° is simulated.The effects of two different layout method of particles on vertical force and deformation of free surface are investigated.And the results of MPS are in a good agreement with the results of MLM (Modified Logvinovich Model).In addition,the wedges with different deadrise angles is modeled to study its effects on vertical force and free surface.The agreement of vertical force before flow separation between MPS and MLM is very good which proves the validity of MPS in the research of water entry problems.
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