| 摘要 | 第6-8页 |
| ABSTRACT | 第8-9页 |
| 第1章 绪论 | 第17-39页 |
| 1.1 选题背景 | 第17-21页 |
| 1.1.1 历年溢油事故 | 第17-19页 |
| 1.1.2 海上溢油相关政策法规 | 第19-20页 |
| 1.1.3 航海模拟器与海上溢油应急模拟 | 第20-21页 |
| 1.2 海上溢油模拟研究现状 | 第21-27页 |
| 1.2.1 溢油模型研究 | 第22-25页 |
| 1.2.2 海上溢油模拟系统及可视化方法 | 第25-27页 |
| 1.3 基于NS方程的流体模拟研究现状 | 第27-34页 |
| 1.3.1 单相流模拟现状 | 第27-31页 |
| 1.3.2 多相流模拟研究现状 | 第31-32页 |
| 1.3.3 流固耦合研究现状 | 第32-34页 |
| 1.4 现有方法存在的问题 | 第34-35页 |
| 1.5 本文主要研究内容及技术路线 | 第35-37页 |
| 1.6 论文章节安排 | 第37-39页 |
| 第2章 流体模拟基础 | 第39-49页 |
| 2.1 引言 | 第39-40页 |
| 2.2 偏微分方程基础 | 第40-46页 |
| 2.2.1 偏微分方程分类 | 第40页 |
| 2.2.2 基于Taylor级数展开方法建立差分格式 | 第40-42页 |
| 2.2.3 差分方程有效性分析 | 第42-46页 |
| 2.3 误差度量方法 | 第46-48页 |
| 2.3.1 向量范数的定义 | 第46页 |
| 2.3.2 常见的向量范数定义 | 第46-47页 |
| 2.3.3 不同误差向量范数定义方法之间比较 | 第47-48页 |
| 2.4 小结 | 第48-49页 |
| 第3章 流体与移动复杂障碍交互模拟 | 第49-72页 |
| 3.1 引言 | 第49-50页 |
| 3.2 基于NS方程的流体模拟 | 第50-52页 |
| 3.2.1 流体控制方程 | 第50-51页 |
| 3.2.2 压力投影算法 | 第51-52页 |
| 3.3 基于带符号距离函数的复杂边界障碍离散 | 第52-57页 |
| 3.3.1 二维边界障碍带符号距离函数离散方法 | 第52-54页 |
| 3.3.2 基于带符号距离函数的三维边界障碍离散方法 | 第54-57页 |
| 3.4 流体模拟及移动复杂障碍交互 | 第57-70页 |
| 3.4.1 NBFLIP方法介绍 | 第57-58页 |
| 3.4.2 基于NBFLIP方法的流体模拟 | 第58-59页 |
| 3.4.3 移动复杂障碍边界及自由液面处理方法 | 第59-62页 |
| 3.4.4 流体与复杂障碍交互模拟结果分析 | 第62-70页 |
| 3.5 小结 | 第70-72页 |
| 第4章 基于多相流理论的海上溢油过程模拟及交互 | 第72-95页 |
| 4.1 引言 | 第72页 |
| 4.2 多相流模拟方法 | 第72-73页 |
| 4.3 基于NBFLIP-VOF方法的多相流模拟 | 第73-86页 |
| 4.3.1 NBFLIP-VOF方法控制方程 | 第73-74页 |
| 4.3.2 基于积分平均方法的TVD格式 | 第74-76页 |
| 4.3.3 NBFLIP-VOF方法求解过程 | 第76-77页 |
| 4.3.4 基于积分平均方法的TVD格式多相流模拟验证 | 第77-80页 |
| 4.3.5 NBFLIP-VOF方法模拟结果 | 第80-86页 |
| 4.4 基于多相流理论的海上溢油过程及交互模拟 | 第86-93页 |
| 4.4.1 基于积分平均格式的多相流R-T Instability运动模拟及验证 | 第86-88页 |
| 4.4.2 基于积分平均格式的围油栏围油模拟及验证 | 第88-91页 |
| 4.4.3 基于多相流方法的海上溢油模拟及验证 | 第91-93页 |
| 4.5 小结 | 第93-95页 |
| 第5章 并行流体交互模拟及可视化 | 第95-107页 |
| 5.1 引言 | 第95页 |
| 5.2 CUDA并行计算架构 | 第95-96页 |
| 5.3 基于GPU加速的NS方程并行求解 | 第96-98页 |
| 5.3.1 NS方程并行求解 | 第96-97页 |
| 5.3.2 NS方程并行求解与串行求解比较 | 第97-98页 |
| 5.4 基于GPU加速的围油栏离散方法 | 第98-101页 |
| 5.4.1 并行围油栏离散方法 | 第98-100页 |
| 5.4.2 与串行方法的比较 | 第100-101页 |
| 5.5 基于GPU的纹理投影方法 | 第101-106页 |
| 5.5.1 纹理投影方法介绍 | 第101页 |
| 5.5.2 纹理投影方法实现 | 第101-104页 |
| 5.5.3 基于GPU的纹理投影方法性能测试 | 第104-106页 |
| 5.6 小结 | 第106-107页 |
| 第6章 基于物理过程的海上溢油模拟及应用 | 第107-127页 |
| 6.1 引言 | 第107页 |
| 6.2 基于物理过程的实时海面溢油模拟及可视化 | 第107-109页 |
| 6.3 基于纹理投影方法的海上溢油可视化及其改进 | 第109-111页 |
| 6.3.1 基于纹理投影方法的海上溢油可视化 | 第109-110页 |
| 6.3.2 基于高斯滤波方法的边缘锯齿改善 | 第110-111页 |
| 6.4 基于质点-弹簧模型的围油栏建模及验证 | 第111-116页 |
| 6.4.1 质点-弹簧模型 | 第111-112页 |
| 6.4.2 基于质点弹簧模型的围油栏建模 | 第112-113页 |
| 6.4.3 基于质点弹簧模型的围油栏模型验证 | 第113-116页 |
| 6.5 系统集成 | 第116-125页 |
| 6.5.1 系统架构 | 第116-117页 |
| 6.5.2 系统主要模块 | 第117-119页 |
| 6.5.3 溢油与海上障碍交互 | 第119-122页 |
| 6.5.4 海上溢油与围油栏交互 | 第122-124页 |
| 6.5.5 模拟结果及分析 | 第124-125页 |
| 6.6 小结 | 第125-127页 |
| 第7章 总结与展望 | 第127-131页 |
| 7.1 论文工作总结 | 第127-128页 |
| 7.2 论文工作不足和展望 | 第128-131页 |
| 参考文献 | 第131-141页 |
| 攻读学位期间公开发表论文 | 第141-143页 |
| 致谢 | 第143-145页 |
| 作者简介 | 第145页 |
