基于SPH方法的波浪与结构物相互作用研究

发布时间：2019-01-19 12:28

【摘要】：目前,光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,简称SPH)方法是常用的一种纯Lagrangian、无网格的计算方法。该方法在处理一些计算区域有较大变形或具有复杂边界的流动问题方面有较大的灵活性和显著的优点。不管是在岩土方面,还是在自由表面的流动问题方面都得到了日益广泛的应用,有很好发展前景。此外,在研究溃坝问题、波浪与结构物相互作用方面也取得了迅猛发展。本文主要是在研究SPH方法的基本理论、基本方程尤其是核函数方程以及相关数值处理技术的基础上,运用该方法针对典型的溃坝问题、波浪对结构物相互作用的问题进行研究。用SPH方法对简化的算例进行数值模拟,对不同情况下的溃坝问题进行模拟,分析溃坝下游结构物的不同布局对流场形态的影响,并得到结构物和固壁所受到的压力;同时运用该方法模拟了三维波浪与结构物的相互作用,完整展现了波浪的形态以及跟结构物的相互作用,并得到防护堤和结构物所受到的冲击压力,研究了波浪在不同防护堤的情况下对结构物与防护堤的冲击效果以及影响规律。
[Abstract]:At present, smooth particle hydrodynamics (Smoothed Particle Hydrodynamics,) method is commonly used as a pure Lagrangian, meshless method. This method has great flexibility and obvious advantages in dealing with some flow problems with large deformation or complicated boundary in some computational regions. Both geotechnical and free surface flow problems have been widely used and have a good prospect. In addition, there has been a rapid development in the study of dam-break problem and the interaction between waves and structures. In this paper, based on the study of the basic theory of the SPH method, the basic equations, especially the kernel function equation and the related numerical treatment techniques, the typical dam-break problem and the wave interaction between the structures are studied by using this method. The simplified numerical examples are simulated by SPH method, and the dam-break problem under different conditions is simulated. The influence of the flow field shape of the downstream structure is analyzed, and the pressure on the structure and the solid wall is obtained. At the same time, the interaction between 3D wave and structure is simulated by using this method. The shape of wave and the interaction with structure are shown completely, and the impact pressure on embankment and structure is obtained. The impact effect and influence law of wave on structure and embankment were studied.
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O35

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本文编号：2411380