通过对一些关键技术的改进,特别是自由表面的判断方法和改进的固壁边界条件,使K2_SPH方法能够模拟破碎波问题,完整实现波浪的爬升、翻转、破碎等过程.对大幅液舱晃荡问题的模拟表明,K2_SPH方法较传统SPH方法在波形和压力分布都有明显改进.

K2_SPH方法通过泰勒级数展开和联立求解积分方程组的办法得到具有二阶精度的核近似方法.随着核近似精度的提高,K2_SPH需要对-些关键数值技术进行改进才能成功模拟非线性水波问题,例如自由表面边界和固壁边界.通过与传统SPH方法计算结果比较,K2_SPH方法在非线性自由表面计算精度和整个粒子系统中有关变量分布都有显著提高.

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.