| 摘要 | 第5-7页 |
| abstract | 第7-9页 |
| 第1章 绪论 | 第15-37页 |
| 1.1 研究目的和意义 | 第15-16页 |
| 1.2 研究背景 | 第16-22页 |
| 1.2.1 船舶与海洋工程中大变形自由液面流动 | 第16-18页 |
| 1.2.2 物体砰击入水 | 第18-19页 |
| 1.2.3 结构表面附近粘性边界层流动 | 第19-20页 |
| 1.2.4 大变形流固耦合动力学 | 第20-21页 |
| 1.2.5 气液两相流 | 第21-22页 |
| 1.3 研究手段 | 第22-27页 |
| 1.3.1 试验研究 | 第22-25页 |
| 1.3.2 数值模拟 | 第25-27页 |
| 1.4 SPH方法的特点 | 第27页 |
| 1.5 SPH方法在海洋工程水动力学中的研究进展 | 第27-31页 |
| 1.5.1 自由液面流动的SPH方法研究进展 | 第27-28页 |
| 1.5.2 流固耦合动力学的SPH方法研究进展 | 第28-30页 |
| 1.5.3 多相流的SPH方法研究进展 | 第30-31页 |
| 1.6 SPH方法在海洋工程水动力学研究中面临的挑战 | 第31-33页 |
| 1.7 本文的主要研究内容和创新点 | 第33-37页 |
| 1.7.1 本文的主要研究内容 | 第33-35页 |
| 1.7.2 本文的创新点 | 第35-37页 |
| 第2章 SPH基本理论及改进的数值技术 | 第37-57页 |
| 2.1 引言 | 第37页 |
| 2.2 流体运动控制方程 | 第37-39页 |
| 2.3 边界条件 | 第39-41页 |
| 2.3.1 壁面边界 | 第40页 |
| 2.3.2 自由液面边界 | 第40页 |
| 2.3.3 流入和流出边界 | 第40-41页 |
| 2.4 SPH核近似基本理论 | 第41页 |
| 2.5 SPH粒子近似理论 | 第41-44页 |
| 2.5.1 传统SPH粒子近似理论 | 第41-42页 |
| 2.5.2 粒子近似的精度和收敛性 | 第42页 |
| 2.5.3 修正的SPH粒子近似方法 | 第42-44页 |
| 2.6 控制方程的离散形式 | 第44-47页 |
| 2.6.1 SPH模拟无粘流动的控制方程 | 第44-45页 |
| 2.6.2 人工粘性 | 第45-46页 |
| 2.6.3 密度耗散项 | 第46页 |
| 2.6.4 物理粘性力的施加 | 第46-47页 |
| 2.7 边界条件的处理技术 | 第47-49页 |
| 2.8 时间积分和并行计算 | 第49-50页 |
| 2.9 SPH结果中拉格朗日拟序结构的可视化 | 第50-54页 |
| 2.9.1 拉格朗日拟序结构的定义 | 第50-51页 |
| 2.9.2 有限时间李亚普诺夫指数在SPH框架内的计算 | 第51-52页 |
| 2.9.3 自由液面下方的圆柱绕流SPH模拟 | 第52-54页 |
| 2.10 SPH初始粒子布置和结果后处理技术 | 第54-56页 |
| 2.11 本章小结 | 第56-57页 |
| 第3章 浮体与自由液面耦合作用的SPH方法研究 | 第57-76页 |
| 3.1 引言 | 第57页 |
| 3.2 δ-SPH模型的控制方程 | 第57-58页 |
| 3.3 刚体六自由度运动控制方程 | 第58-60页 |
| 3.4 数值造波和消波 | 第60-61页 |
| 3.5 非线性波浪与浮体耦合作用的SPH模拟 | 第61-65页 |
| 3.6 三维破损结构动态沉没过程的SPH模拟 | 第65-73页 |
| 3.6.1 实验研究 | 第65-66页 |
| 3.6.2 SPH数值结果 | 第66-73页 |
| 3.7 基于二维半理论的高速舰船兴波SPH模拟 | 第73-74页 |
| 3.8 本章小结 | 第74-76页 |
| 第4章 刚体砰击入水的SPH方法研究 | 第76-110页 |
| 4.1 引言 | 第76页 |
| 4.2 δ~+-SPH模型的控制方程 | 第76-79页 |
| 4.3 δ~+-SPH模型与传统δ-SPH模型的对比 | 第79-82页 |
| 4.3.1 基准算例1：旋转方形水滴 | 第79-81页 |
| 4.3.2 基准算例2：自由液面下方的椭圆柱绕流 | 第81-82页 |
| 4.4 入水问题的边界处理技术 | 第82-84页 |
| 4.4.1 自由液面与物体交界面处的粒子位移修正的处理 | 第82-83页 |
| 4.4.2 壁面边界条件的施加和自由液面-壁面交界处的压力处理 | 第83-84页 |
| 4.5 自适应粒子细化技术 | 第84-87页 |
| 4.5.1 自适应粒子细化技术的施加 | 第84-86页 |
| 4.5.2 粒子位移修正对自适应粒子细化精度的影响 | 第86-87页 |
| 4.6 二维入水问题 | 第87-96页 |
| 4.6.1 二维楔形体入水 | 第87-89页 |
| 4.6.2 二维方形体旋转入水 | 第89-92页 |
| 4.6.3 采用自适应粒子细化技术的二维圆柱入水 | 第92-96页 |
| 4.7 采用自适应粒子细化技术的三维圆柱入水 | 第96-103页 |
| 4.7.1 收敛性分析 | 第96-98页 |
| 4.7.2 圆柱密度的影响 | 第98页 |
| 4.7.3 圆柱长度的影响 | 第98-100页 |
| 4.7.4 圆柱倾斜入水 | 第100-103页 |
| 4.8 考虑空气影响的楔形体入水 | 第103-108页 |
| 4.8.1 多相流δ~+-SPH模型 | 第103-104页 |
| 4.8.2 模拟结果 | 第104-108页 |
| 4.9 本章小结 | 第108-110页 |
| 第5章 不同雷诺数下粘性流动的SPH方法研究 | 第110-140页 |
| 5.1 引言 | 第110-111页 |
| 5.2 粘性δ~+-SPH方法控制方程 | 第111-112页 |
| 5.3 张力不稳定性控制技术 | 第112-113页 |
| 5.4 关于自适应粒子细化技术的讨论 | 第113页 |
| 5.5 NACA翼型绕流的SPH模拟 | 第113-120页 |
| 5.6 不同雷诺数下圆柱绕流的SPH模拟 | 第120-123页 |
| 5.7 TIC技术在自由液面流动中的有效性验证 | 第123-125页 |
| 5.8 TIC技术在三维问题中的有效性验证 | 第125-126页 |
| 5.9 仿生鱼游动的SPH数值模拟 | 第126-134页 |
| 5.9.1 方法一：仿生鱼在均匀来流中摆动 | 第126-129页 |
| 5.9.2 方法二：仿生鱼在自由场中游动 | 第129-133页 |
| 5.9.3 鳕鱼游动的SPH模拟 | 第133-134页 |
| 5.10 NACA0012水翼近自由液面航行兴波的SPH模拟 | 第134-138页 |
| 5.11 本章小结 | 第138-140页 |
| 第6章 流体与弹性结构耦合作用的SPH方法研究 | 第140-153页 |
| 6.1 引言 | 第140页 |
| 6.2 弹性结构响应求解的完全拉格朗日SPH方法 | 第140-142页 |
| 6.3 δ~+-SPH与完全拉格朗日SPH方法的流固耦合求解 | 第142-143页 |
| 6.4 完全拉格朗日SPH模型在弹性力学问题中的验证 | 第143-145页 |
| 6.5 δ~+-SPH在粘性流体绕流问题中的验证 | 第145-147页 |
| 6.6 流固耦合SPH方法的数值验证 | 第147-150页 |
| 6.7 自由液面流冲击弹性板的SPH模拟 | 第150-152页 |
| 6.8 本章小结 | 第152-153页 |
| 第7章 气液两相流的SPH方法研究 | 第153-184页 |
| 7.1 引言 | 第153页 |
| 7.2 多相流SPH模型 | 第153-161页 |
| 7.2.1 多相粘性流动控制方程 | 第153-154页 |
| 7.2.2 离散化的多相流SPH控制方程 | 第154-157页 |
| 7.2.3 粘性力 | 第157页 |
| 7.2.4 表面张力 | 第157-159页 |
| 7.2.5 人工位移修正技术 | 第159页 |
| 7.2.6 修正的预测校正积分法 | 第159-161页 |
| 7.3 表面张力模型精度验证 | 第161-163页 |
| 7.4 二维上浮气泡模拟结果验证 | 第163-167页 |
| 7.4.1 基准算例1 | 第163-165页 |
| 7.4.2 基准算例2 | 第165-167页 |
| 7.5 单个气泡撕裂现象的SPH模拟和实验验证 | 第167-168页 |
| 7.6 单个三维上浮气泡模拟结果验证 | 第168-174页 |
| 7.6.1 边界对气泡上浮过程的影响 | 第168-169页 |
| 7.6.2 密度比对气泡上浮过程的影响 | 第169-172页 |
| 7.6.3 三维自由上浮气泡最终形状的SPH模拟与验证 | 第172-174页 |
| 7.7 多个三维气泡融合的数值模拟与验证 | 第174-177页 |
| 7.7.1 同轴融合和倾斜融合 | 第174-176页 |
| 7.7.2 水平融合 | 第176-177页 |
| 7.8 气泡与自由液面相互作用的数值研究 | 第177-183页 |
| 7.8.1 单个气泡与自由液面相互作用 | 第177-181页 |
| 7.8.2 两个气泡融合后在自由液面破碎 | 第181-183页 |
| 7.9 本章小节 | 第183-184页 |
| 结论 | 第184-188页 |
| 参考文献 | 第188-205页 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 | 第205-208页 |
| 致谢 | 第208-210页 |
