液舱横荡非结构网格高阶格式数值模拟

计算物理 ›› 2011, Vol. 28 ›› Issue (4): 507-514.

液舱横荡非结构网格高阶格式数值模拟

明平剑^1,2, 段文洋²

1. 哈尔滨工程大学动力与能源工程学院, 黑龙江哈尔滨 150001;
2. 哈尔滨工程大学船舶工程学院, 黑龙江哈尔滨 150001

收稿日期:2010-05-26 修回日期:2010-05-26 出版日期:2011-07-25 发布日期:2011-07-25
作者简介:明平剑(1980-),男,湖北,讲师,博士,从事计算流体力学研究,E-mail:pingjianming@hrbeu.edu.cn
基金资助:
中国博士后科学基金(20100471016);国家自然科学基金(NSFC50779008)资助项目

Numerical Simulation of a Sway Tank with Unstructured Grid High Order Scheme

MING Pingjian^1,2, DUAN Wenyang²

1. School of Power and Energy Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China;
2. School of Shipbuilding Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China

Received:2010-05-26 Revised:2010-05-26 Online:2011-07-25 Published:2011-07-25

摘要/Abstract

摘要： 提出一种液舱横荡数值模拟的方法,将气液两相交界面视为物理间断,通过高阶精度离散格式捕捉间断.根据NVD(Normalized Variable Diagram)实现非结构化网格上高精度离散格式,建立固定网格上自由表面运动模拟方法.在开发的非结构网格有限体积法求解器GTEA(General Transport Equation Analyzer)基础上,实现上述方法.首先对经典的溃坝过程进行模拟,并与文献结果对比验证方法和程序的可信度.对二维矩形液舱在不同激振频率时的横荡进行数值计算,并与实验以及商业软件CFX计算结果进行比较.结果表明方法和软件可以模拟自由面的翻卷、破碎运动现象,对距自由面较深点处流体载荷的计算结果与实验值符合较好,与商业软件CFX相比,在相同计算网格下,算法可以更好的计算次峰值,验证方法正确可行.

关键词: 晃荡, 数值模拟, 非结构网格, VOF

Abstract: A method for simulation of a sway tank is presented,in which phase interface is treated as a physical discontinuity.The discontinuity is captured by a well-designed high order scheme.A numerical method for free surface flow on a fixed grid is established.This method is implemented in an in house code GTEA(General Transport Equation Analyzer) which is an unstructured grids finite volume solver.A classical dam break case and a two-dimensional rectangular sway tank at different excitation frequency are used to validate the method.The sloshing load on monitor points agrees well with experimental data.The method gives better results on the secondary peak compared with a commericial software CFX.It shows that the method simulates free surface overturning and breakup well.

Key words: sloshing, numerical simulation, unstructured grid, volume of fluid

中图分类号:

O353

明平剑, 段文洋. 液舱横荡非结构网格高阶格式数值模拟[J]. 计算物理, 2011, 28(4): 507-514.

MING Pingjian, DUAN Wenyang. Numerical Simulation of a Sway Tank with Unstructured Grid High Order Scheme[J]. CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS, 2011, 28(4): 507-514.

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