非线性液体晃荡的高精度两相SPH模拟研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51779003
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 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:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Nonlinear liquid sloshing widely exists in ocean engineering and hydrodynamics and is frequently associated with highly nonlinear governing equations, moving interfaces and strong fluid-structure interactions. It is of great importance both in academics and engineering to explore efficient numerical method which can model liquid sloshing with air-cushion effects and hydro-elasticity, and to further conduct investigations on the mechanism of liquid sloshing. Smoothed particle hydrodynamics (SPH) is a meshfree, Lagrangian particle method, and is convenient in treating moving interfaces, large deformations and complex flow geometry. It is therefore attractive in modeling liquid sloshing with air-cushion effects and hydro-elasticity. This project aims to solve two key scientific issues including “balance of accuracy and stability” and “fluid-Structure interaction and material interface treatment”, to develop improved two-phase SPH method for modeling liquid sloshing with air-cushion effects and hydro-elasticity. The developed SPH method, together with model experiments, will be used to investigate the mechanism of liquid sloshing and to identify the influences of air-cushion and hydro-elasticity on liquid sloshing, and to provide new technological ideas and guidance to the engineering and scientific demands in ocean engineering and hydrodynamics.
非线性液体晃荡广泛存在于海洋工程与水动力学领域,涉及高度非线性的控制方程、运动的物质界面、强烈的流固耦合作用。探索能够综合考虑气垫效应与水动弹性的高效数值方法,开展液体晃荡相关的预测模型与机理研究,在学术与工程上都具有非常重要的意义。光滑粒子动力学(SPH)方法是一种拉格朗日型无网格粒子方法,方便处理运动界面、大变形及复杂流动区域,在模拟含自由液面、气垫效应与水动弹性的液体晃荡问题方面具有特殊优势。本项目通过解决“SPH方法精度与稳定性的平衡”及“流固耦合技术与界面处理算法”两个关键问题,发展能够模拟含气垫效应与水动弹性的非线性液体晃荡的高精度两相SPH方法;并基于所发展的SPH方法,结合模型实验,研究液体晃荡过程中液体运动规律、流固耦合特性和结构运动、变形甚至破坏的机理,揭示气垫效应和水动弹性对液体晃荡的影响规律,为海洋工程与水动力学领域的重大工程和科学需求提供科学的方法和新的思路。

结项摘要

非线性液体晃荡作为一类非常复杂的水动力学现象,广泛存在于海洋工程与水动力学领域,涉及高度非线性的控制方程、运动的物质界面、强烈的流固耦合作用,是工程流体力学领域一个基础性与前沿性的研究课题。建立有效的模拟方法和预测模型,分析和研究液体晃荡过程中的复杂流固耦合作用,具有极其重要的理论意义和工程应用价值。数值模拟具有试验可重复、成本低并且可以高度还原实验条件等优势,正逐渐成为研究液体晃荡问题的重要工具。.光滑粒子动力学(SPH)方法是一种拉格朗日型无网格粒子方法,方便处理运动界面、大变形及复杂流动区域,在模拟含自由液面、气垫效应与水动弹性的液体晃荡问题方面具有特殊优势。本项目发展了密度自适应、空间多分辨率、多相和高精度的SPH模型与方法,空间多分辨率方法可以将SPH的粒子数大幅降低(20%以内)。对于经典计算数学与计算流体力学问题,高精度SPH格式的计算精度与精确解误差低于1%,能够有效实现含水动弹性效应的非线性液体晃荡问题的高精度模拟。此外,本项目基于所改进的SPH方法对带有弹性阻尼板的液体晃荡问题进行大量数值研究,发现容器上的冲击压力受到弹性挡板的几何方向和复杂配置的显著影响,挡板刚度也会对冲击力作用时刻产生决定作用。同时,本项目对不同弹性挡板的阻尼性能进行量化,可以为减轻工程系统中液体晃荡效应提供有效解决方案。.本项目发展了诸多原创性的算法,弥补了传统SPH方法在计算精度和计算效率上的不足,解决了高精度SPH格式的精度和效率无法兼顾的问题。本项目为模拟含自由液面的流固耦合问题提供了一种精度可靠、高效的数值模拟方法,能够有效帮助开展液体晃荡数值研究工作,响应液体晃荡研究在空天、陆地和海洋的重大需求。

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(0)
科研奖励数量(3)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
A finite particle method with particle shifting technique for modeling particulate flows with thermal convection
采用粒子移动技术的有限粒子方法,用于模拟热对流颗粒流
  • DOI:
    10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.09.074
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    International Journal of Heat and Mass Transfer
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Zhang Z. L.;Walayat K.;Huang C.;Chang J. Z.;Liu M. B.
  • 通讯作者:
    Liu M. B.
Meshfree modeling of a fluid-particle two-phase flow with an improved SPH method
使用改进的 SPH 方法对流体-颗粒两相流进行无网格建模
  • DOI:
    10.1002/nme.5935
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    International Journal for Numerical Methods in Engineering
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Zhang Z. L.;Walayat K.;Chang J. Z.;Liu M. B.
  • 通讯作者:
    Liu M. B.
Investigation of explosive welding through whole process modeling using a density adaptive SPH method
使用密度自适应 SPH 方法通过全过程建模研究爆炸焊接
  • DOI:
    10.1016/j.jmapro.2018.08.004
  • 发表时间:
    2018-10
  • 期刊:
    Journal of Manufacturing Processes
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Zhang Z. L.;Feng D. L.;Liu M. B.
  • 通讯作者:
    Liu M. B.
Numerical studies on explosive welding with ANFO by using a density adaptive SPH method
采用密度自适应 SPH 方法对 ANFO 爆炸焊接进行数值研究
  • DOI:
    10.1016/j.jmapro.2019.03.039
  • 发表时间:
    2019-05
  • 期刊:
    Journal of Manufacturing Processes
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Zhang Z. L.;Liu M. B.
  • 通讯作者:
    Liu M. B.
An integrated finite particle method with perfectly matched layer for modeling wave-structure interaction
具有完美匹配层的集成有限粒子方法,用于模拟波-结构相互作用
  • DOI:
    10.1080/21664250.2018.1560681
  • 发表时间:
    2019-01
  • 期刊:
    Coastal Engineering Journal
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Weng X.;Huang C.;Long T.;Li S. M.;Liu M. B.
  • 通讯作者:
    Liu M. B.

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

光滑粒子动力学方法中粒子分布与数值稳定性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘谋斌;常建忠;Liu Mou-Bin1) Chang Jian-Zhong2) 1)(Institute of
  • 通讯作者:
    Liu Mou-Bin1) Chang Jian-Zhong2) 1)(Institute of
微通道中高分子运动的耗散粒子动力学模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Acta Polymerica Sinica
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    周吕文;刘谋斌;常建忠;Lü-wen Zhou1,Mou-bin Liu1,Jian-zhong Chang2(1 Inst
  • 通讯作者:
    Lü-wen Zhou1,Mou-bin Liu1,Jian-zhong Chang2(1 Inst
模拟二维水下爆炸问题的光滑粒子(SPH)方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    水动力学研究与进展A辑
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邹丽;刘谋斌;宗智;王喜军
  • 通讯作者:
    王喜军
液滴冲击液膜问题的光滑粒子动力学模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    刘谋斌;常建忠;苏铁熊;刘汉涛
  • 通讯作者:
    刘汉涛
光滑粒子动力学方法的发展与应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    力学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘谋斌;宗智;常建忠;LIU Moubin~(1,2,+) ZONG Zhi~3 CHANG Jianzhong~4 1
  • 通讯作者:
    LIU Moubin~(1,2,+) ZONG Zhi~3 CHANG Jianzhong~4 1

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

刘谋斌的其他基金

基于光滑粒子有限元的金属增材制造研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    万元
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
金属粉末增材制造数值模拟方法与冶金缺陷机理研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    305 万元
  • 项目类别:
    重点项目
结构入水空泡流动的高精度SPH模拟研究
  • 批准号:
    U1530110
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    68.0 万元
  • 项目类别:
    联合基金项目
大变形自由表面流动及流固耦合粒子模型与实验研究
  • 批准号:
    11172306
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    70.0 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