二阶精度的VOF自由面追踪方法及其应用

ＶＯＦ方法利用网格中流体所占的体积分数来定义和跟踪自由面。本文采用１２种基本特征形状来描述自由面网格中的流体形态，避免了原始ＶＯＦ法的缺点。对流体体积分数Ｆ的传输方程采用ＴＶＤ格式而达到二阶精度。计算了圆形流体在均匀和剪切流场中的变形问题和二维的流体晃荡问题。

Bankine源高阶边界元法求解势流问题

本文以简单Ｇｒｅｅｎ函数１／ｒ为基本解，采用高阶边界元求解势流问题。利用８结点等参元来逼近流域边界的几何形状和未知量，利用变形的边界积分方程和坐标变换技术有效地处理了在场点的立体角计算和数值积分中所谓的“奇异性”问题，得到足够精度的结果。对零航速的半球振荡问题的数值解表明，１／ｒ源高阶边界元法能给出满意的结果，且消除了“不规则频率”现象。

舱内晃荡对船舶横摇影响的数值分析

利用两相流模型对带自由面的流动问题进行了数值模拟,计算了舱内水体晃荡对水舱横摇运动的影响.利用计算流体力学软件CFX-4,模拟了舱体大幅横摇时水的晃荡、翻卷和重入.通过对不同舱内水深、不同摇幅的水舱强迫和自由晃荡问题的数值计算,发现舱内水深对晃荡力矩有重要影响,在给定的计算频率下,浅水的影响比深水更大.

系泊系统动力分析的时域方法

采用准定常时间域方法分析了在风、浪、流联合作用下海上系泊系统的运动及动力特性．在每一时间步系泊力由准静态方法得到．得到船舶运动时历后，采用推广的三维集中质量法求得锚链的动力特性．在计算船舶的静水恢复力和Ｆｒｏｕｄｅ－Ｋｒｙｌｏｖ力时，计及了瞬时湿表面变化引起的非线性作用．

21世纪的船舶性能计算和RANS方程

本文从势流兴波阻力研究、船体的粘性绕流、螺旋桨的性能计算、船舶耐波性和船舶操纵性等五个方面系统地回顾了船舶流体性能计算近40余年来的发展 ,对他们发展的脉略、存在的主要问题、不同时期出现的解决方法 ,作了较为全面的评述 ,并对21世纪的船舶性能计算作了展望 ,指出 :(1)船舶流体力学中势流为控制因素的问题 ,将统一在基本源的框架下 ;(2)RANS方程在船舶性能计算中的实际应用已经提上日程 ,可望在21世纪成为各领域中的主要计算模式 ;(3)求解RANS方程的商业软件在船舶流体力学计算中的作用不可低估 ;(4)计算模式的统一和商业程序的应用将使比较抽象的流体力学更接近生活 ,更容易为工程技术人员所理解、所接受。

潜体在不同浪向的双色波中受到的二阶慢漂力

为了采用谱分析方法预报海洋结构物和船舶在随机海浪中所受的二阶波浪力,必须先求得海洋结构物和船舶在任意单色波和双色波中受到的二阶波浪力.本文基于严格的量级分析,对有航速的细长体(浮体或潜体),建立由不同浪向双色波作用在细长体上产生的二阶波浪力的切片理论;

船舶在波浪中大幅度运动的工程算法

本文基于切片理论,计入船体运动时湿表面的变化及其对船体流体动力性能的影响,提出了一种船舶在波浪中大幅度运动的工程估算方法,并通过对一系列60船型的计算,考虑了船稍在迎浪中大幅度运动时的运动特性、与波面的相对运动和船体瞬时受力。这一方法简单实用,对船舶方案设计有积极的意义。

大数量圆柱绕射问题递推算法的理论基础

利用单根圆柱绕射问题的特征函数展开解,直接构造出波浪散射的传输矩阵,进而利用Bessel函数和Hankel函数的平移公式,对水波动力学问题建立了大数量圆柱波浪绕射的递推算法.作为算例,就不同方向、不同波数入射波情况下的双圆柱绕射问题进行了具体计算,并将计算结果与多柱绕射问题截面周线波动源分布法的结果进行了比较.计算比较表明,文中建立的大数量圆柱绕射问题的递推算法是有效的.该算法可以进一步拓广至其他形状的大数量物体绕射问题求解。

潜艇上二阶波浪力的考察

本文从公开发表的资料中选取了一典型潜艇，利用二阶波浪力的切片理论计算其在近水面航行时受到的二阶定常力和信频力，考察了它们随浪向、潜深及入射波频率变化的规律，特别考察了附体（首舵、尾舵及指挥台）对潜艇所受二阶波浪力的影响。对潜艇设计和航态控制有积极的指导意义。

切片理论应用于双体船运动计算时的伪共振问题

用切片理论来计算双体船流体动力系数时，在一些离散的频率上出现了共振。本文采用在二维双体剖面之间的自由面条件中引进入工粘性的技术，既不违背双体之间存在自由面的物理事实，又能有效地克服上述伪共振现象。文中对双椭球体辐射问题的计算及其与三维源汇分布法结果的比较表明，改进后的切片法可有效地应用于双体船在波浪中的运动计算。