基于SPH法的二维矩形液舱晃荡研究

作     者：李大鸣 陈海舟 张建伟 徐亚男 LI Da-ming;CHEN Hai-zhou;ZHANG Jian-wei;Xu Yan-an

作者机构：天津大学建筑工程学院港口与海洋工程教育部重点实验室天津300072 

出 版 物：《计算力学学报》 (Chinese Journal of Computational Mechanics)

年 卷 期：2010年第27卷第2期

页      面：369-374页

核心收录：

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 080103[工学-流体力学] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0701[理学-数学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主　　题：液体晃荡 SPH法 二维矩形水槽 不同振幅外激励 充液动力学 

摘      要：液体晃荡是一种复杂的流体运动现象,自由液面的存在使得该现象具有很强的非线性和随机性。针对二维矩形液舱在不同振幅水平激励下的纵荡问题,应用SPH法对其进行了数值研究。首先计算了小振幅激励下的纵荡,计算结果分别与线性理论解、文献VOF法结果及文献SPH法结果作了比较分析,以验证所建数值模型的合理性;然后计算了液舱在大振幅水平激励下的纵荡,着重分析了不同振幅下液体晃荡的速度向量图、液面波动时程、压强波动时程、动量波动时程以及波动的频谱图,并将计算所得液面波动结果与小振幅激励下的液面波动结果作了比较。分析结果表明,在大振幅水平激励下,液面波动的波峰值较小振幅下的结果有较为明显的增大,而波谷值则无过大的变化,总体波动幅值比小振幅下的结果大;随着激励幅值的增大,液面波动幅值呈现明显增大的趋势,压强的整体波动幅值也呈增大趋势,动量波动的均值亦有明显增大;波动能量随着激励幅值的增大而增大并向第一阶频率区域集中。SPH法对处理液体大幅晃荡这种具有自由表面大变形的问题有十分优越的特性。