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MPS-FEM方法模拟弹性船体在规则波中的运动 被引量:1
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作者 黄聪祎 赵伟文 万德成 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期3319-3332,共14页
船舶在海洋中航行时经常会受波浪的作用,在波浪的作用下,船体可能会发生六自由度的运动.在船体运动幅度较小时,可以简单地将船体运动视为刚体运动.但当波浪环境较为剧烈、船体运动幅度较大时,船体可能会发生变形,此时船舶弹性的影响无... 船舶在海洋中航行时经常会受波浪的作用,在波浪的作用下,船体可能会发生六自由度的运动.在船体运动幅度较小时,可以简单地将船体运动视为刚体运动.但当波浪环境较为剧烈、船体运动幅度较大时,船体可能会发生变形,此时船舶弹性的影响无法忽略.因此,研究弹性船体在波浪中的运动对船舶运动性能和航行安全具有重要的意义.移动粒子半隐式方法 MPS方法是一种基于拉格朗日方法表示的无网格粒子类方法,该方法在模拟具有自由面大变形特征的问题时具有其独特的优势.有限元方法 FEM作为一种传统的并且已被广泛应用的结构求解方法,具有很好的稳定性、准确性和鲁棒性.本文将MPS方法与FEM方法二者的优势结合,基于MPS-FEM耦合方法,使用自主开发的MPSFEM-SJTU流固耦合求解器,模拟刚性船体和弹性船体在规则波中的运动,并分析船体的弹性对船体运动响应的影响.首先模拟刚性船体在不同波长的规则波中的运动,研究规则波波长对船体运动响应的影响.接着分别模拟了刚性和弹性船体在规则波中的运动,结果表明,刚性船体的运动幅值大于弹性船体的运动幅值,而弹性船体船舯附近的压力大于刚性船体. 展开更多
关键词 MPS-FEM方法 规则波 流固耦合 弹性船体 船舶运动
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国产DCU加速卡与MPS方法结合高效模拟带障碍物溃坝流动问题
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作者 黄聪祎 赵伟文 万德成 《水动力学研究与进展(A辑)》 CSCD 北大核心 2024年第2期187-195,共9页
移动粒子半隐式方法(Moving Particle Semi-implicit, MPS)因其拉格朗日特性而具有独特优势,尤其适合用于模拟具有自由表面大变形特征的强非线性问题。然而,邻居粒子搜索和压力泊松方程求解的高计算开销限制了该方法在大规模应用场景中... 移动粒子半隐式方法(Moving Particle Semi-implicit, MPS)因其拉格朗日特性而具有独特优势,尤其适合用于模拟具有自由表面大变形特征的强非线性问题。然而,邻居粒子搜索和压力泊松方程求解的高计算开销限制了该方法在大规模应用场景中的实用性。图形处理器(GPU)因其多核架构,非常适合用于并行模拟处理这种相似且大量的问题。该文将自主开发的基于GPU加速的MPS算法程序移植到基于HIP编程环境的国产自主类GPU平台DCU (Deep Computing Unit,深度计算单元)上运行,开发了MPSDCU-SJTU求解器。利用MPSDCU-SJTU模拟了三维溃坝流动,其模拟结果与已公开发表的实验结果吻合良好。进一步比较了DCU平台加速前后的计算时长,证明MPSDCU-SJTU求解器能显著提升MPS方法的计算效率。 展开更多
关键词 移动粒子半隐式方法(MPS) 自由表面流动 深度计算单元(DCU) 异构计算
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Hydroelastic responses of an elastic cylinder impacting on the free surface by MPS-FEM coupled method 被引量:4
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作者 Congyi Huang Guanyu Zhang Decheng Wan 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第11期67-78,共12页
In naval engineering and offshore industry,the fluid-structure interaction(FSI)problem is a very common problem,and water entry is a very representative one.The hydroelasticity effects due to slamming are of great int... In naval engineering and offshore industry,the fluid-structure interaction(FSI)problem is a very common problem,and water entry is a very representative one.The hydroelasticity effects due to slamming are of great interest.In this paper,the water entry problem is simulated by the moving particle semi-implicit&finite element method(MPS-FEM)coupled method.The MPS method is used for the fluid because it is very suitable for the violent free-surface flow.The structure domain is solved by the FEM method because of the maturity in solving structural motion and deformation.The water entry of a rigid cylinder is numerically studied first and the results show good agreements with previous published data.After that,variable analysis is conducted in the water entry simulation of an elastic cylinder,including the structural elasticity and impact velocity. 展开更多
关键词 Moving particle semi-implicit method Finite element method Fluid-structure interaction Water entry MPSFSI solver
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