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基于MPS方法的固定半潜式平台波浪爬升数值模拟
1
作者
吴萌萌
王尼娜
万德成
《海洋工程》
CSCD
北大核心
2024年第4期44-56,共13页
在波浪与半潜式平台相互作用的情况下,波浪会沿着平台立柱爬升,并对平台立柱产生砰击作用。在极端情况下,波浪甚至可能砰击至平台下甲板,严重影响平台的安全。因此,对于半潜式平台设计来说,准确预测平台在波浪中的波浪爬升和砰击效应具...
在波浪与半潜式平台相互作用的情况下,波浪会沿着平台立柱爬升,并对平台立柱产生砰击作用。在极端情况下,波浪甚至可能砰击至平台下甲板,严重影响平台的安全。因此,对于半潜式平台设计来说,准确预测平台在波浪中的波浪爬升和砰击效应具有重要意义。采用无网格粒子法求解器MPSGPU-SJTU对波浪作用下的固定半潜式平台问题进行了数值研究,将MPS(moving particle semi-implicit)方法与GPU(graphics processing unit)并行加速技术相结合,并将其应用于规则波作用下的固定半潜式平台波浪爬升与波浪砰击问题的数值模拟。3种不同波高的规则波波浪被应用于半潜式平台数值模拟中,随着波高的增加,平台下甲板更多区域受到了波浪的砰击,同时平台设置的测压点处压力峰值也随之增大。
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关键词
MPS方法
固定半潜式平台
GPU
并行加速技术
波浪爬升
波浪砰击
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职称材料
MPS方法研究进展及其在船舶水动力学问题中的应用
被引量：
6
2
作者
陈翔
张友林
万德成
《哈尔滨工程大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第6期955-972,共18页
移动粒子半隐式方法(moving particle semi-implicit,MPS)是基于Lagrangian观点来描述流体的运动,具有能够灵活处理自由面的大幅度变形及物体的运动变形等优点,近年来受到越来越多研究人员的关注。本文对MPS方法的研究进展及其在船舶与...
移动粒子半隐式方法(moving particle semi-implicit,MPS)是基于Lagrangian观点来描述流体的运动,具有能够灵活处理自由面的大幅度变形及物体的运动变形等优点,近年来受到越来越多研究人员的关注。本文对MPS方法的研究进展及其在船舶与海洋工程水动力学问题中的应用现状进行介绍。从计算精度方面,介绍了研究人员为提高压力场的光滑性及稳定性,对粒子间相互作用模型做出的多种改进。从计算效率方面,介绍了提高MPS方法计算速度的主要技术手段,同时从扩展MPS方法在实际水动力学问题中应用范围的角度,介绍了研究人员在数值边界条件和多相流方面做出的贡献。本文回顾了MPS方法在船舶与海洋工程典型水动力学问题中的应用成果,对该方法在数值格式改进、与其他方法耦合及三维复杂实际工程应用方面的发展空间进行了展望。
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关键词
无网格粒子法
移动粒子半隐式方法
并行加速技术
重叠粒子
技术
多分辨率粒子
技术
多相流
流固耦合
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职称材料
MPS与GPU结合数值模拟LNG液舱晃荡
被引量：
4
3
作者
陈翔
万德成
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2019年第3期714-729,共16页
液舱晃荡是一种在外部激励作用下部分装载的液舱内液体的波动现象,它会对液舱结构强度和运输船舶稳性产生危害.移动粒子半隐式法(moving particle semi-implicit, MPS)是一种典型的无网格粒子类方法,可以有效地模拟剧烈的液舱晃荡问题....
液舱晃荡是一种在外部激励作用下部分装载的液舱内液体的波动现象,它会对液舱结构强度和运输船舶稳性产生危害.移动粒子半隐式法(moving particle semi-implicit, MPS)是一种典型的无网格粒子类方法,可以有效地模拟剧烈的液舱晃荡问题.但MPS方法存在计算效率低的缺点,难以模拟大规模三维问题,而GPU并行加速技术已广泛应用于科学计算领域.因此,本文将MPS方法与GPU并行加速技术相结合,采用CUDA程序语言编写,自主开发了MPSGPU-SJTU求解器,对三维液化天然气(liquefied natural gas, LNG)型液舱晃荡进行了数值模拟.通过三种不同粒子间距的数值模拟,验证了求解器的收敛性,其中最大计算粒子数达到了200多万.与其他研究结果相比,MPSGPU-SJTU求解器能够准确地预测壁面砰击压力,并且捕捉晃荡过程中自由面的大幅度变形和强非线性破碎现象.相比CPU求解器的计算时间,GPU并行加速技术可以大幅度地减小计算时长,提高MPS方法的计算效率.本文将LNG型液舱与方型液舱的晃荡进行对比,结果表明在高充液率下LNG型液舱可以有效地减小晃荡幅值和壁面砰击压力.但在中低充液率下,LNG型液舱则会加剧晃荡,自由面呈现明显的三维特征.本文还进一步研究了水和LNG两种不同介质的液舱晃荡现象,数值模拟结果表明二者的流场基本相似,砰击压力则正比于液体密度.
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关键词
无网格粒子法
移动粒子半隐式法
并行加速技术
液舱晃荡
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职称材料
题名
基于MPS方法的固定半潜式平台波浪爬升数值模拟
1
作者
吴萌萌
王尼娜
万德成
机构
上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院船海计算水动力学研究中心(CMHL)
中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
出处
《海洋工程》
CSCD
北大核心
2024年第4期44-56,共13页
基金
国家自然科学基金资助项目(52131102)。
文摘
在波浪与半潜式平台相互作用的情况下,波浪会沿着平台立柱爬升,并对平台立柱产生砰击作用。在极端情况下,波浪甚至可能砰击至平台下甲板,严重影响平台的安全。因此,对于半潜式平台设计来说,准确预测平台在波浪中的波浪爬升和砰击效应具有重要意义。采用无网格粒子法求解器MPSGPU-SJTU对波浪作用下的固定半潜式平台问题进行了数值研究,将MPS(moving particle semi-implicit)方法与GPU(graphics processing unit)并行加速技术相结合,并将其应用于规则波作用下的固定半潜式平台波浪爬升与波浪砰击问题的数值模拟。3种不同波高的规则波波浪被应用于半潜式平台数值模拟中,随着波高的增加,平台下甲板更多区域受到了波浪的砰击,同时平台设置的测压点处压力峰值也随之增大。
关键词
MPS方法
固定半潜式平台
GPU
并行加速技术
波浪爬升
波浪砰击
Keywords
MPS method
fixed semi-submersible platform
GPU parallel acceleration technology
wave run-up
wave slamming
分类号
P751 [交通运输工程—港口、海岸及近海工程]
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职称材料
题名
MPS方法研究进展及其在船舶水动力学问题中的应用
被引量：
6
2
作者
陈翔
张友林
万德成
机构
上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院
上海交通大学海洋工程国家重点实验室
上海交通大学高新船舶与深海开发装备协同创新中心
出处
《哈尔滨工程大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第6期955-972,共18页
基金
国家自然科学基金项目(51490675
11432009
+5 种基金
51579145)
长江学者奖励计划(T2014099)
上海高校东方学者特聘教授岗位跟踪计划(2013022)
上海市优秀学术带头人计划(17XD1402300)
上海市船舶工程重点实验室基金项目(K2015-11)
工信部数值水池创新专项VIV/VIM项目(2016-23/09)
文摘
移动粒子半隐式方法(moving particle semi-implicit,MPS)是基于Lagrangian观点来描述流体的运动,具有能够灵活处理自由面的大幅度变形及物体的运动变形等优点,近年来受到越来越多研究人员的关注。本文对MPS方法的研究进展及其在船舶与海洋工程水动力学问题中的应用现状进行介绍。从计算精度方面,介绍了研究人员为提高压力场的光滑性及稳定性,对粒子间相互作用模型做出的多种改进。从计算效率方面,介绍了提高MPS方法计算速度的主要技术手段,同时从扩展MPS方法在实际水动力学问题中应用范围的角度,介绍了研究人员在数值边界条件和多相流方面做出的贡献。本文回顾了MPS方法在船舶与海洋工程典型水动力学问题中的应用成果,对该方法在数值格式改进、与其他方法耦合及三维复杂实际工程应用方面的发展空间进行了展望。
关键词
无网格粒子法
移动粒子半隐式方法
并行加速技术
重叠粒子
技术
多分辨率粒子
技术
多相流
流固耦合
Keywords
meshless method
moving particle semi-implicit （MPS） method
parallel acceleration technique
overlapping particle technique
muti-resolution particle technique
muti-phase flow
fluid structure interaction （FSI）
分类号
O35 [理学—流体力学]
U663 [交通运输工程—船舶及航道工程]
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职称材料
题名
MPS与GPU结合数值模拟LNG液舱晃荡
被引量：
4
3
作者
陈翔
万德成
机构
上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院海洋工程国家重点实验室高新船舶与深海开发装备协同创新中心
出处
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2019年第3期714-729,共16页
基金
国家自然科学基金(51879159,51490675,11432009,51579145)
长江学者奖励计划(T2014099)
+2 种基金
上海高校特聘教授(东方学者)岗位跟踪计划(2013022)
上海市优秀学术带头人计划(17XD1402300)
工信部数值水池创新专项课题(2016-23/09)资助项目
文摘
液舱晃荡是一种在外部激励作用下部分装载的液舱内液体的波动现象,它会对液舱结构强度和运输船舶稳性产生危害.移动粒子半隐式法(moving particle semi-implicit, MPS)是一种典型的无网格粒子类方法,可以有效地模拟剧烈的液舱晃荡问题.但MPS方法存在计算效率低的缺点,难以模拟大规模三维问题,而GPU并行加速技术已广泛应用于科学计算领域.因此,本文将MPS方法与GPU并行加速技术相结合,采用CUDA程序语言编写,自主开发了MPSGPU-SJTU求解器,对三维液化天然气(liquefied natural gas, LNG)型液舱晃荡进行了数值模拟.通过三种不同粒子间距的数值模拟,验证了求解器的收敛性,其中最大计算粒子数达到了200多万.与其他研究结果相比,MPSGPU-SJTU求解器能够准确地预测壁面砰击压力,并且捕捉晃荡过程中自由面的大幅度变形和强非线性破碎现象.相比CPU求解器的计算时间,GPU并行加速技术可以大幅度地减小计算时长,提高MPS方法的计算效率.本文将LNG型液舱与方型液舱的晃荡进行对比,结果表明在高充液率下LNG型液舱可以有效地减小晃荡幅值和壁面砰击压力.但在中低充液率下,LNG型液舱则会加剧晃荡,自由面呈现明显的三维特征.本文还进一步研究了水和LNG两种不同介质的液舱晃荡现象,数值模拟结果表明二者的流场基本相似,砰击压力则正比于液体密度.
关键词
无网格粒子法
移动粒子半隐式法
并行加速技术
液舱晃荡
Keywords
meshfree particle method
MPS method
parallel acceleration technique
liquid sloshing
分类号
O241.8 [理学—计算数学]
U663.85 [交通运输工程—船舶及航道工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于MPS方法的固定半潜式平台波浪爬升数值模拟
吴萌萌
王尼娜
万德成
《海洋工程》
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
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职称材料
2
MPS方法研究进展及其在船舶水动力学问题中的应用
陈翔
张友林
万德成
《哈尔滨工程大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018
6
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下载PDF
职称材料
3
MPS与GPU结合数值模拟LNG液舱晃荡
陈翔
万德成
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2019
4
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职称材料
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