大变形自由表面流动及流固耦合粒子模型与实验研究

项目名称： 大变形自由表面流动及流固耦合粒子模型与实验研究

项目编号： No.11172306

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2012

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 刘谋斌

作者单位： 北京大学

项目金额： 70万元

中文摘要： 水动力学与海洋工程领域存在众多的大变形自由表面流动及其与固体结构的强烈耦合作用。控制方程的高度非线性，急剧变化的自由表面，以及可变形的固体壁面都给相关问题的数值模拟带来极大的挑战。开展大变形自由表面流动以及流固耦合问题的预测理论与模型研究，探索和发展相关的高效计算方法，在学术与工程上都具有非常重要的意义。光滑粒子动力学SPH方法是一种拉格朗日型无网格粒子方法，在模拟大变形和运动界面特征方面具有特殊的优势，如果在算法上加以完善和推广，预期能将SPH方法应用于水动力学与海洋工程中大变形自由表面流动以及流固耦合的各类问题。本项目旨在：1）进一步改进SPH方法，兼顾计算精度与稳定性；2）建立通用有效的壁面边界处理算法，兼顾边界处理计算精度、效率，以及对复杂边界区域的适应性；3）建立合理的流固耦合算法，同步实现流固耦合。所开发的算法和模型将通过其他数值方法的计算结果与辅助的模型试验进行验证。

中文关键词： 大变形；自由液面流动；流固耦合；光滑粒子动力学；粒子模型

英文摘要：

英文关键词： Large deformation；Free surface flows；Fluid-structure interaction；Smoothed particle hydrodynamics；Particle model