畸形波与浮式结构相互作用的三维模拟研究

基本信息
批准号:51679212
项目类别:面上项目
资助金额:63.00
负责人:赵西增
学科分类:
依托单位:浙江大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:何方,邓争志,黄煜,胡子俊,李梦雨,方舟华,陈勇
关键词:
浮体畸形波CIP波浪破碎流固耦合方法
结项摘要

Freak wave is a kind of transient wave which can destroy marine structures. The freak wave impact on marine structures is a nonlinear process along with wave breaking, large amplitude structure responses for floating bodies and multi-scale fluid-structure interaction. The purpose of this project is to analyze the interaction of freak wave and floating structures by the CIP-ZJU3D model and experimental measurements. Main attention is paid to the distorted free surfaces, slamming loads, structure dynamic response and the three dimensional fluid field of fluid-structure interaction. CIPZJU3D model is improved from CIPZJU2D model and based on the viscous fluid mechanics theory. The density-scaled balanced CSF model is adopted to capture the motion of bubble motion during water-air entrainment. A Krolov subspace based Bi-conjugate gradient method is introduced for the iterative solution of pressure Poisson equation. By utilizing OpenACC pointer, the CPU-GPU hybrid programming obtained and the calculation consuming reduced that ensure the model can be run on PC. The objectives of the work are to improve an accurate model which can simulate strongly nonlinear fluid-structure interactions as well as explore the mechanism of the freak wave impact on structures and its response. Moreover, the work will provide technical support for the development of marine resources.

畸形波是一种瞬时存在、对海洋结构具有强破坏性的灾害波浪,其对浮式结构的作用是一非线性过程,常伴随着波面破碎、浮体的大幅值运动响应及多尺度流-固耦合行为等三维复杂现象。本项目拟采用自主研发的粘性流CIP-ZJU3D数值模型与模型试验相结合的方式,开展畸形波与海洋结构物相互作用的三维模拟研究;重点分析畸形波作用过程中的自由面大变形、砰击荷载、结构的动力响应和三维流固耦合流场结构;数学模型基于粘性流体力学的理论,通过引入密度均衡格式的CSF表面张力模型有效处理气泡运动,基于Krolov子空间的双共轭梯度法实现压力 Poisson方程迭代求解,基于OpenACC指针集实现CPU-GPU异构混合编程,实现模型加速,保证模型在普通PC电脑上有效运行。本项目旨在建立一套可模拟强非线性流固耦合问题的精细化模型,进一步探明畸形波的致灾机制和海洋结构物的响应机理,为海洋资源开发提供技术支撑。

项目摘要

畸形波是一种瞬时存在、对海洋结构具有强破坏性的灾害波浪,其对浮式结构的作用是一非线性过程,常伴随着波面破碎、浮体的大幅值运动响应及多尺度流-固耦合行为等三维复杂现象。本项目开展了极端波浪对浮式结构作用过程中研究,重点分析畸形波作用过程中的自由面大变形、砰击荷载、结构的动力响应和三维流固耦合流场结构;自主研发了不同类型的数学模型,对计算效率和模型的精度都进行了改善和优化,开展了不同极端波浪对结构作用的影响。本研究对于深入了解畸形波的内部特征、阐明畸形波对浮式结构物的作用机理具有非常重要的意义,自主研发的数学模型并可对海上结构的安全运维保障等问题提供技术支撑。.发表标注本基金的资助论文61篇,其中SCI收录论文20篇,EI收录论文7篇,授权发明专利10项,中文核心论文6篇,参加国际学术交流5人次,国内学术交流23人次,毕业硕士研究生9人。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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