强非线性波浪-浮体耦合作用模拟的新型高精度CIP重叠网格法

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51409060
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E1101.海岸工程与海洋工程
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Strongly nonlinear wave-body interaction problem is one of the key research topics in ocean engineering. For numerical simulation of such problem, it is difficult to get enough accuracy in simulating the strongly nonlinear phenomena, i.e., violent free surface, large amplitude structural motion or deformation, etc., especially in the local areas around a floating body. The CIP (Constraint Interpolation Profile) method, coupled with immersed boundary method, has been successfully used to simulate such kind of strongly nonlinear phenomena in a fixed regular Cartesian grid. However, it is difficult to make a high-resolution simulation in the local areas around a floating body. In this study, a new CIP-Overset method with high-accuracy will be developed to make high-resolution simulation of strongly nonlinear wave-body interaction. The overset grid is applied to divide the computational domain into several sub-domains, and an optimal mesh is used for the local areas around a floating body. It can be used to simulate large amplitude structural motion or deformation, and can make a high-resolution simulation in the local areas around a floating body. On the other hand, by using the CIP method, errors of the advection velocity and its phase on the interface between sub-domains can be reduced. Meanwhile, based on the theory of the CIP method, a new interpolation scheme with three-order accuracy is developed for improving the accuracy of information exchanging between sub-domains. It is helpful to get enough accuracy in simulating violent free surface. With the development of the new CIP-Overset method, which is accurate, stable and robust, high-resolution simulation of strongly nonlinear wave-body interaction can be expected.
强非线性波浪-浮体相互作用机理是当前海洋工程领域亟待解决的重点、难点问题之一。应用数值方法研究该问题的难点是:准确模拟自由面剧烈砰击、浮体大幅度运动或变形等强非线性现象,并实现浮体边界区域流场高精度计算。笛卡尔直角网格系统中,CIP法结合浸入边界法,可成功模拟上述强非线性现象,但难以高精度模拟浮体边界区域流场。为此,本项目研究将重叠网格系统引入CIP法。基于重叠网格系统,将计算区域划分成若干个子区域,优化浮体边界区域网格,准确模拟浮体大幅度运动或变形,实现浮体边界区域流场高精度计算。基于CIP法,有效控制子区域交界面处对流速度值及其相位差,并开发具有三阶精度的插值算法,提高子区域之间流场信息交换的精度,准确模拟强非线性自由面运动。充分结合CIP法和重叠网格系统的各自优点,探索并发展一种精度高、稳定性好、鲁棒性强的新型CIP重叠网格法,为更好地揭示强非线性波浪-浮体相互作用机理奠定算法基础。

结项摘要

强非线性波浪-浮体相互作用机理是当前海洋工程领域亟待解决的重点、难点问题之一。应用数值方法研究该问题的难点是:准确模拟自由面剧烈砰击、浮体大幅度运动或变形等强非线性现象,并实现浮体边界区域流场高精度计算。笛卡尔直角网格系统中,CIP法结合浸入边界法,可成功模拟上述强非线性现象,但难以高精度模拟浮体边界区域流场。为此,本项目研究将重叠网格系统引入CIP法。基于重叠网格系统,将计算区域划分成若干个子区域,优化浮体边界区域网格,准确模拟浮体大幅度运动或变形,并实现浮体边界区域流场高精度计算。基于CIP法,有效控制子区域交界面处对流速度值及其相位差,并开发三阶精度的插值算法,提高子区域之间流场信息交换的精度,准确模拟强非线性自由面运动。充分结合CIP法和重叠网格系统的各自优点,探索并发展一种精度高、稳定性好、鲁棒性强的新型CIP重叠网格法。.本项目首先基于“bounding box”和X-ray射线法原理,并结合叉树数据结构,自主研发了一种简单、高效的重叠网格生成算法。通过二维简单/复杂几何形状、三维简单/复杂几何形状系列算例测试表面,本项目开发的算法可实现高效的寻点、挖洞操作,并快速生产重叠网格;以此为基础,完成了新型CIP重叠网格法的开发,并开展了系列算法精度验证工作,例如:1)数值造波验证,算例结果表明本项目开发的新型算法可实现波浪准确模拟,同试验数据对比,波面数值平均误差小于10%;2)强非线性聚焦波-浮体耦合模拟验证,结果显示浮体运动平均误差小于15%;3)船舶甲板上浪砰击模拟验证,同模型试验数据对比,船舶运动平均误差小于15%,典型位置处波浪砰击压力平均误差小于20%。同时,针对新型CIP重叠网格算法开展了并行优化研究,在576核集群上测试表明,并行加速比体现线性特性。通过本项目研究,形成了一套具有自主知识产权的新型CIP重叠网格算法,可实现强非线性波浪-浮体耦合问题精细模拟,为更好地揭示强非线性波浪-浮体相互作用机理奠定算法基础。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(5)
专利数量(2)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

立轴风力机空气动力学性能流管模型研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    太阳能学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张亮;盛其虎;廖康平
  • 通讯作者:
    廖康平
Numerical Simulation of Focused Wave Interaction with a Fixed Vertical Cylinder
聚焦波与固定垂直圆柱体相互作用的数值模拟
  • DOI:
    10.17736/ijope.2021.jc814
  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
    International Journal of Offshore and Polar Engineering
  • 影响因子:
    0.8
  • 作者:
    廖康平;王强;马庆位;段文洋;李磊;韩荣贵;翟志涛
  • 通讯作者:
    翟志涛
Wind turbine model-test method for achieving similarity of both model and full-scale thrusts and torques
实现模型和全尺寸推力和扭矩相似的风力涡轮机模型测试方法
  • DOI:
    10.1016/j.apor.2022.103444
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Applied Ocean Research
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    郝红彬;廖康平;马庆位;郑兴;孙寒冰;Abbas Khayyer
  • 通讯作者:
    Abbas Khayyer
The Influence of Tilt Angle on the Aerodynamic Performance of a Wind Turbine
倾斜角对风力机气动性能的影响
  • DOI:
    10.3390/app10155380
  • 发表时间:
    2020-08
  • 期刊:
    applied sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王强;廖康平;马庆位
  • 通讯作者:
    马庆位

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

廖康平的其他基金

浮式结构物上浪砰击精细模拟的新型欧拉-拉格朗日耦合算法
  • 批准号:
    51779049
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码