任意拉格朗日欧拉有限元法中的自由面网格追踪分析(英文)

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作者 叶恒奎 孙江龙 +1 位作者 李国安 王先洲 《船舶力学》 EI 北大核心 2005年第3期11-18,共8页

本文对任意拉格朗日欧拉有限元法中的自由面网格追踪问题进行了分析。在任意拉格朗日欧拉坐标系下,用非定常不可压的N avier-Stokes 方程来描述粘性带自由面流体的运动,在时间的数值积分中采用了速度修正分步法。文中提出了四种不同的... 本文对任意拉格朗日欧拉有限元法中的自由面网格追踪问题进行了分析。在任意拉格朗日欧拉坐标系下,用非定常不可压的N avier-Stokes 方程来描述粘性带自由面流体的运动,在时间的数值积分中采用了速度修正分步法。文中提出了四种不同的自由面网格追踪方法,并对用各种方法得到的数值结果进行比较,得到了较优的追踪方法。为了验证方法的有效性,对孤立波传播进行了详细的分析。 展开更多

关键词 自由面 网格追踪 ALE 有限元法 孤立波

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直接边界元法时域全非线性兴波计算(英文) 被引量：3

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作者 冯大奎 叶恒奎 +2 位作者 张志国 杨向晖 王先洲 《船舶力学》 EI 北大核心 2009年第6期841-852,共12页

文章在时域中采用直接边界元的方法计算模拟了以稳定航速运动的近水面潜体全非线性兴波现象。从格林定理出发,在边界面上布置Rankine源和偶极子,采用时间步进的方法计算模拟潜体近自由面运动的兴波现象。每个时步自由面上的势和节点位... 文章在时域中采用直接边界元的方法计算模拟了以稳定航速运动的近水面潜体全非线性兴波现象。从格林定理出发,在边界面上布置Rankine源和偶极子,采用时间步进的方法计算模拟潜体近自由面运动的兴波现象。每个时步自由面上的势和节点位置采用全非线性拉格朗日自由面边界条件求解,重新生成自由面网格准备下一个时步计算的初始条件。文中给出了数值计算的结果并与试验和线性计算的结果相比,证实了该方法是可靠的,并可以利用该方法建立数值波浪水池。 展开更多

关键词 全非线性 Rankine源偶极子 潜体 时域 格林第二定理 网格重生

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近自由面三维水翼的水动力分析及试验研究 被引量：3

3

作者 陈庆任 叶恒奎 +2 位作者 杨向晖 冯大奎 管延敏 《船舶力学》 EI 北大核心 2011年第10期1115-1120,共6页

采用面元法对近自由面三维水翼进行势流数值分析并进行了相关试验研究。在数值计算中,将Rankine源和偶极子置于边界面上,用时间步进法模拟水翼的势流场和自由表面波形。在自由面采用非线性自由面边界条件,在尾涡面上采用偶极子布置以满... 采用面元法对近自由面三维水翼进行势流数值分析并进行了相关试验研究。在数值计算中,将Rankine源和偶极子置于边界面上,用时间步进法模拟水翼的势流场和自由表面波形。在自由面采用非线性自由面边界条件,在尾涡面上采用偶极子布置以满足Kutta条件。文中给出了数值计算模型的参数,对于不同浸深、不同航速和不同攻角下的水翼,计算了水翼表面上的压力分布,水翼的阻力和升力及自由表面波形。数值计算结果与试验结果进行了对比。结果表明,文中方法可用于水翼优化设计、近自由面振动翼运动及水翼船兴波等问题的研究。 展开更多

关键词 自由面 三维水翼 RANKINE源 偶极子 时间步进法 水动力试验

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时域中的潜体兴波研究(英文) 被引量：3

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作者 杨向晖 叶恒奎 +1 位作者 刘娟 冯大奎 《船舶力学》 EI 北大核心 2007年第6期848-858,共11页

从格林定理出发,在边界面上布置Rankine源和偶极子,在时域中用时间步进法计算模拟了潜体近自由面运动的兴波现象,构建了一种处理兴波问题的计算模型。文中详细介绍了这种方法的理论推导和计算过程,并通过试算确定了适当的模型参数。通... 从格林定理出发,在边界面上布置Rankine源和偶极子,在时域中用时间步进法计算模拟了潜体近自由面运动的兴波现象,构建了一种处理兴波问题的计算模型。文中详细介绍了这种方法的理论推导和计算过程,并通过试算确定了适当的模型参数。通过对多个参数的变化调整,讨论了它们对潜体兴波阻力和波形变化的影响。大量的数值试验和与试验数据的比较,证实了该法作为三维数值波浪水池的一个支撑模型是可行、可靠的。 展开更多

关键词 RANKINE源 偶极子 潜体 时间步进法 数值波浪水池 格林定理

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摆推水翼的水动力分析及试验研究(英文) 被引量：2

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作者 杨侠 叶恒奎 +2 位作者 张向明 杨向晖 冯大奎 《船舶力学》 EI 北大核心 2006年第6期11-18,共8页

采用非定常涡格法对摆推水翼进行了势流数值分析并进行了相关试验研究。在数值计算中采用了动态物面和尾涡面的边界条件,选择了两种不同的算例进行数值计算,并将数值计算结果与理论与试验结果进行了对比分析。

关键词 水翼 涡格法 非定常流 势流 水动力实验

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ALE有限元法及边界元法在二维带挡板箱体液体晃荡现象模拟中的比较(英文) 被引量：3

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作者 管延敏 叶恒奎 +1 位作者 陈庆任 冯大奎 《船舶力学》 EI 北大核心 2010年第9期958-966,共9页

该文对二维带挡板箱体液体晃荡现象进行了模拟和比较。任意拉格朗日欧拉(ALE)法基于Navier-Stokes方程,边界元法运用势流理论。首先,通过与不带挡板箱体液体晃荡现象的解析解的比较,验证了两种方法的有效性;进而研究了带刚性挡板箱体液... 该文对二维带挡板箱体液体晃荡现象进行了模拟和比较。任意拉格朗日欧拉(ALE)法基于Navier-Stokes方程,边界元法运用势流理论。首先,通过与不带挡板箱体液体晃荡现象的解析解的比较,验证了两种方法的有效性;进而研究了带刚性挡板箱体液体晃荡现象,并分析了挡板的尺寸、位置对晃荡现象的影响。文中还计算了作用于箱体壁面上的力和力矩。 展开更多

关键词 ALE有限元法 边界元法 液体晃荡现象 挡板

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近自由面三维水翼的水动力时域分析(英文) 被引量：3

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作者 陈庆任 叶恒奎 管延敏 《船舶力学》 EI 北大核心 2010年第12期1331-1339,共9页

基于格林定理,将Rankine源和偶极子置于边界面上,用时间步进法计算了近自由面条件下的三维水翼的势流场。其中在自由面采用线性自由面边界条件,在尾涡面上采用偶极子布置以满足Kutta条件。影响系数中的奇异积分及非奇异积分都采用一种... 基于格林定理,将Rankine源和偶极子置于边界面上,用时间步进法计算了近自由面条件下的三维水翼的势流场。其中在自由面采用线性自由面边界条件,在尾涡面上采用偶极子布置以满足Kutta条件。影响系数中的奇异积分及非奇异积分都采用一种精确积分的方法计算。文中确定了计算模型和参数,给出了不同航速、展长及浸深下的数值计算结果,并与相关文献结果进行了对比,证实了该方法是一种可靠、有效的时域算法。 展开更多

关键词 三维水翼 自由面 RANKINE源 偶极子 时域 精确积分

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直接边界元法三维自由面兴波时域模拟 被引量：2

8

作者 冯大奎 叶恒奎 +1 位作者 张志国 王先洲 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期356-359,共4页

应用直接边界元法在时域中求解稳定航速运动的三维自由面兴波问题。基于格林定理,在所有边界面上划分网格,对边界积分方程进行数值离散,采用线性自由面边界条件,随时间步进更新自由面势。由于物体空间位置移动辐射条件不需要单独表述,... 应用直接边界元法在时域中求解稳定航速运动的三维自由面兴波问题。基于格林定理,在所有边界面上划分网格,对边界积分方程进行数值离散,采用线性自由面边界条件,随时间步进更新自由面势。由于物体空间位置移动辐射条件不需要单独表述,迭代过程中自由面计算域保持不变。以割划水面NACA0024为例,计算模拟了自由面兴波稳定波形;提出了求解矩阵方程组奇异性的处理方法和解决割划问题的动网格技术。本文计算结果和有限体积法及有关试验结果对比表明,该方法是可靠的。 展开更多

关键词 直接边界元法 时域 波形 奇异性 动网格

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基于ALE有限元法二维液体晃荡的数值模拟 被引量：3

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作者 管延敏 叶恒奎 陈庆任 《船舶力学》 EI 北大核心 2010年第10期1094-1099,共6页

随着各类液货船的不断增加,晃荡现象在船舶与海洋工程领域引起了广泛的关注。文章从不可压粘性流体的N-S方程组出发,运用任意拉格朗日(ALE)有限元法对水平激励下的二维液体晃荡现象进行了数值模拟。首先通过计算值与解析解的比较,验证... 随着各类液货船的不断增加,晃荡现象在船舶与海洋工程领域引起了广泛的关注。文章从不可压粘性流体的N-S方程组出发,运用任意拉格朗日(ALE)有限元法对水平激励下的二维液体晃荡现象进行了数值模拟。首先通过计算值与解析解的比较,验证了数值方法的有效性,进而分析了激励振幅、激励频率对晃荡现象的影响,最后计算了作用于壁面上的力和力矩。 展开更多

关键词 ALE 有限元法 晃荡 数值模拟

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基于CFD方法的螺旋桨试验水筒的筒壁影响 被引量：10

10

作者 黄国燕 李良伟 +1 位作者 赵耀 叶恒奎 《舰船科学技术》 2011年第5期19-23,共5页

随着CFD数值分析技术的发展,运用其模拟仿真螺旋桨水动力具有快速准确的预报能力。螺旋桨在空泡水筒或简易循环闭路水筒做试验时,都会受到筒壁的影响,以致在全大气压的水筒环境下测得的水动力系数与水池不一致。为此,研究螺旋桨直径和... 随着CFD数值分析技术的发展,运用其模拟仿真螺旋桨水动力具有快速准确的预报能力。螺旋桨在空泡水筒或简易循环闭路水筒做试验时,都会受到筒壁的影响,以致在全大气压的水筒环境下测得的水动力系数与水池不一致。为此,研究螺旋桨直径和其相对应的水筒直径之间的关系是很有必要的。螺旋桨置于水筒之中,采用DTMB P4119标准桨,不断改变水筒直径大小,从中得出筒径大小对螺旋桨水动力性能的影响程度。通过分析,给出推力系数、扭矩系数,效率系数,并且与ITTC20th的试验值进行了比较。对空泡水筒试验时如何进行筒壁的修正提供了一些依据。 展开更多

关键词 螺旋桨 CFD 试验水筒 数值模拟

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近水面水翼影响的船舶兴波时域计算研究 被引量：3

11

作者 李国安 叶恒奎 《船舶力学》 EI 北大核心 2006年第1期43-53,共11页

近水面水翼的兴波由升力线的自由面兴波来表达,船体的兴波考虑升力线兴波的干扰影响,三维时域格林函数法用于船体的兴波分析计算。以Wigley船型为数值计算例,考虑近水面水翼的影响,分别对单体船和双体船进行了船舶兴波计算研究,提供了... 近水面水翼的兴波由升力线的自由面兴波来表达,船体的兴波考虑升力线兴波的干扰影响,三维时域格林函数法用于船体的兴波分析计算。以Wigley船型为数值计算例,考虑近水面水翼的影响,分别对单体船和双体船进行了船舶兴波计算研究,提供了兴波波形和兴波阻力的计算结果。以系列60船型为数值计算例,把计算的结果与发表的有关结果进行对比,具有较好的吻合。本文还对船舶自由表面兴波波形进行了时域数值仿真。 展开更多

关键词 船舶兴波 近水面水翼 单体 双体

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基于CFD的高速方尾船粘性阻力预报 被引量：2

12

作者 李志恒 叶恒奎 《舰船科学技术》 2011年第3期19-21,26,共4页

随着社会经济的发展和科学技术的进步,人们对船舶航速的要求也日益提高,这引起了世界研究高速船的高潮。而高速船大多具有方尾,这使得方尾船粘性阻力预报的研究十分有意义。利用CFD软件,对文献[4]提供的b系列尾船型进行数值模拟,得到在... 随着社会经济的发展和科学技术的进步,人们对船舶航速的要求也日益提高,这引起了世界研究高速船的高潮。而高速船大多具有方尾,这使得方尾船粘性阻力预报的研究十分有意义。利用CFD软件,对文献[4]提供的b系列尾船型进行数值模拟,得到在低傅汝德数下,在不考虑自由液面情况时的摩擦阻力系数,粘压阻力系数以及形状因子,通过计算结果和船模实验的比较,验证了预报的有效性。同时,讨论了船型尺寸,双体船间距以及傅汝德数对粘压阻力的影响。 展开更多

关键词 高速方尾船 粘性阻力 CFD

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湍流边界层的两层模型积分法(英文)

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作者 孙江龙 叶恒奎 +1 位作者 沈泓萃 王锡良 《船舶力学》 EI 北大核心 2006年第3期10-16,共7页

湍流边界层的两层模型(TLM)微分法在过去的十几年里得到了迅速发展。然而,目前除了对简单的模型外,还未能得到完全可靠的速度剖面模型。本文针对平板湍流边界层讨论一种新的两层模型积分法,该方法的内层采用壁面率,而外层使用了剪应力... 湍流边界层的两层模型(TLM)微分法在过去的十几年里得到了迅速发展。然而,目前除了对简单的模型外,还未能得到完全可靠的速度剖面模型。本文针对平板湍流边界层讨论一种新的两层模型积分法,该方法的内层采用壁面率,而外层使用了剪应力呈抛物线分布的Clauser湍流粘性公式。计算结果与1/7幂次律单层模型进行了比较,吻合较好。如果考虑压力梯度的影响,还可以将该方法推广到轴对称和三维湍流边界层中去。 展开更多

关键词 两层模型 积分法 平板 湍流边界层 单层模型

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水下航行体自由面兴波时域分析

14

作者 刘娟 叶恒奎 +1 位作者 杨向晖 冯大奎 《船海工程》 北大核心 2006年第5期15-17,共3页

求解格林公式,在边界面上分布源汇,用数值解法在时域中模拟潜体近水面运动的三维兴波现象,通过试算确定了模型参数,并进一步讨论了潜体运动速度及其浸深对波形的影响,数值试验证实了用该方法来建立三维数值波浪水池的可行性和可靠性。

关键词 数值波浪水池 源汇 潜体 时间步进法

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用三维非定常欧拉有限元方法进行波体干扰计算(英文)

15

作者 李国安 叶恒奎 《船舶力学》 EI 北大核心 2005年第6期30-39,共10页

本文利用理想流体的欧拉方程和用有限元方法建立了波体干扰计算模型。在自由表面上应用了线性自由面边界条件,非定常的欧拉方程用分步法求解,并用时间步进积分法分别处理压力泊松方程,速度方程和自由面上的波浪运动。为了证明本文提出... 本文利用理想流体的欧拉方程和用有限元方法建立了波体干扰计算模型。在自由表面上应用了线性自由面边界条件,非定常的欧拉方程用分步法求解,并用时间步进积分法分别处理压力泊松方程,速度方程和自由面上的波浪运动。为了证明本文提出的计算方法,在自由面上摇荡的半球用于作为数值计算例,把计算结果与用不同的理论方法得到的结果进行了比较。 展开更多

关键词 波体干扰 欧拉方程 分步法 有限元法

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FLNG在波浪中的运动响应

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作者 阚涛 刘加一 +2 位作者 向琳玲 叶恒奎 唐永生 《船海工程》 北大核心 2016年第A01期5-8,共4页

对于任意浪向规则波作用引起的FLNG6自由度运动响应的研究，可为FLNG后续的结构设计和详细设计提供技术分析依据。基于三维势流理论对FLNG漂浮在波浪中进行仿真分析，对FLNG水动力计算的船体表面进行网格划分，分析FLNG在任意浪向规则... 对于任意浪向规则波作用引起的FLNG6自由度运动响应的研究，可为FLNG后续的结构设计和详细设计提供技术分析依据。基于三维势流理论对FLNG漂浮在波浪中进行仿真分析，对FLNG水动力计算的船体表面进行网格划分，分析FLNG在任意浪向规则波作用下的6自由度运动响应，总结波浪作用下FLNG的6自由度运动响应特点。 展开更多

关键词 规则波 6自由度运动响应 三维势流理论

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两船并行补给过程中耐波性的分析 被引量：5

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作者 郑平宇 李鹏 +1 位作者 刘敬喜 叶恒奎 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2017年第2期30-40,48,共12页

[目的]船舶在并行补给过程中不仅受风浪的影响,还受两船间水动力的相互干扰,会产生比单船运动更强烈的摇荡运动。为研究补给过程中船舶的耐波性,[方法]利用商用水动力学软件AQWA求取补给船与接收船摇荡运动的RAO函数,根据频域的计算结... [目的]船舶在并行补给过程中不仅受风浪的影响,还受两船间水动力的相互干扰,会产生比单船运动更强烈的摇荡运动。为研究补给过程中船舶的耐波性,[方法]利用商用水动力学软件AQWA求取补给船与接收船摇荡运动的RAO函数,根据频域的计算结果进行不规则波下的响应幅值预报与时域分析,并采用相关函数的方法求得时域下的有义值。经与谱分析结果进行的比较,发现两者吻合较好。[结果]研究结果表明,两船间的水动力干扰对补给过程影响较大。[结论]所得结果可以避免补给过程中发生危险状况,确保补给作业安全。 展开更多

关键词 船舶耐波性 并行补给 不规则波 响应幅值预报 时域分析 水动力干扰

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二维地效翼气动性能计算研究 被引量：5

18

作者 杜莉 杨向晖 +1 位作者 叶恒奎 陈庆任 《中国舰船研究》 2008年第4期50-53,共4页

从格林定理出发,在边界上布置Rankine源和偶极子,分别用定常和非定常方法对二维地效翼的性能进行计算,构建一种处理地效翼问题的计算模型。详细介绍这种方法的理论推导和计算过程,并经过试算确定了适当的模型参数。通过对多个参数的变... 从格林定理出发,在边界上布置Rankine源和偶极子,分别用定常和非定常方法对二维地效翼的性能进行计算,构建一种处理地效翼问题的计算模型。详细介绍这种方法的理论推导和计算过程,并经过试算确定了适当的模型参数。通过对多个参数的变化调整,讨论离地间隙、攻角对二维地效翼升力的影响。大量的数值计算和与试验数据的比较,证实该法作为地效翼问题的一个支撑模型是可行、可靠的。 展开更多

关键词 地效翼 格林定理 RANKINE源 偶极子

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箱式浮体在波浪中的运动分析 被引量：4

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作者 曾东 叶恒奎 孙江龙 《中国舰船研究》 2006年第5期5-8,共4页

为研究浮体在波浪中的运动,工程中采用基于刚体运动学的理论,应用牛顿第二定律建立了箱体在六个自由度的耦合运动方程。采用修正的切片法计算了箱体在规则波中运动的附加质量、附加阻尼和静水恢复力,并以纵摇和垂荡两个运动模态为例,在... 为研究浮体在波浪中的运动,工程中采用基于刚体运动学的理论,应用牛顿第二定律建立了箱体在六个自由度的耦合运动方程。采用修正的切片法计算了箱体在规则波中运动的附加质量、附加阻尼和静水恢复力,并以纵摇和垂荡两个运动模态为例,在频域和时域内计算了浮体在规则波中两个运动模态的波浪载荷和运动响应,并对运动响应特性进行了分析。 展开更多

关键词 浮体 水动力系数 波浪载荷 运动响应

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船舶在纵向波浪中运动的控制方法 被引量：3

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作者 孔卫 叶恒奎 +2 位作者 杨向晖 陈庆任 李志恒 《舰船科学技术》 北大核心 2012年第3期36-39,共4页

船舶主动减摇是目前亟待发展的船舶减摇技术。本文基于船舶在波浪中运动理论,运用MATLAB编程求解带主动减摇鳍的船舶在纵向波浪中的升沉和纵摇运动响应,并据此研究文中给出的主动鳍控制方法减摇效果。通过分析某深V型快速渡轮算例,可以... 船舶主动减摇是目前亟待发展的船舶减摇技术。本文基于船舶在波浪中运动理论,运用MATLAB编程求解带主动减摇鳍的船舶在纵向波浪中的升沉和纵摇运动响应,并据此研究文中给出的主动鳍控制方法减摇效果。通过分析某深V型快速渡轮算例,可以得出明显减摇效果。 展开更多

关键词 主动减摇鳍 MATLAB 控制策略

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