郑兴
- 作品数：17 被引量：64H指数：4
- 供职机构：哈尔滨工程大学船舶工程学院更多>>
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- 相关领域：理学交通运输工程文化科学天文地球更多>>
- 光滑质点流体动力学(SPH)及其算法特性被引量：26
- 2008年
- 基于Lagrange观点的无网格方法计算是建立在一群可移动的自适应性的质点基础之上,对特大变形区域和自由表面的捕捉有着较高的精度。光滑质点流体动力学(SPH)是无网格方法的一种,本文阐述其理论基础和计算方法,主要包括:SPH的基本概念、核近似和粒子近似的基本原理、核函数的构造方法、SPH形式的流体运动方程、边界处理方法和数值算例等多方面内容。研究工作在了解SPH方法的理论特点和潜在优势的同时,也为相关问题的深入研究和改进奠定了理论和算法基础。
- 郑兴段文洋
- 关键词：无网格方法
- 涡识别技术及其在船用螺旋桨伴流场中的应用被引量：1
- 2022年
- 涡识别是很重要的流体问题,为了在船用螺旋桨伴流场中寻找一种合理的涡识别方法,本文结合实践,研究了六种涡识别技术理论,其中使用Burgers涡流和Lamb-Oseen涡流作了必要的解释,讨论了各种识别方法的优缺点.局部低压标准比较直观,但深究其黏性和非定常影响后,明显不足;迹线或流线显然不能满足伽利略不变性,会使辨别变得混乱;涡度大小需要规定其阈值,具有一定不确定性,且也会识别不是涡的涡片;速度梯度张量的复特征值也会有识别不出的区域;速度梯度张量的第二不变量标准和对称张量的第二特征值标准能更好地识别涡核,这两种标准有时等效.螺旋桨伴流场的数值模拟是在开源软件OpenFOAM平台上实现的,湍流大涡模型由一种局部动态方程建模,此模型优于动态Smagorinsky模型.最终的结果显示:对于船用螺旋桨伴流场中的涡,采用速度梯度张量的第二不变量和对称张量的第二特征值的结果基本一致,而最小压力标准、流线或迹线标准、涡度值标准和速度张量的复特征值标准都存在一定的缺陷,不适用于船用螺旋桨伴流场中的涡识别.
- 杨琳郑兴
- 关键词：船用螺旋桨伴流场大涡模拟
- 非线性重力波的SPH模拟研究
- 光滑质点流体动力学(SPH)是一种拉格朗日无网格粒子方法。由于自由表面流动常常伴随有波浪的翻转、破碎、重入等复杂现象的发生,这给传统CFD方法的网格生成、计算精度和计算效率等带来问题。而SPH方法无需网格划分,整个计算过...
- 郑兴段文洋
- 关键词：流体动力学自由表面流动
- 文献传递
- 船舶操纵水动力导数的数值求解及敏感度分析被引量：4
- 2022年
- [目的]为了兼顾船舶操纵运动预报的成本与精度,基于数值计算方法,结合水动力导数敏感度分析,提出一种船舶操纵运动预报方法。[方法]首先,求解RANS方程,应用流体体积(VOF)法捕捉自由液面,采用动态网格方法对DTMB 5415船型进行约束运动的数值计算,并将回归得到的线性水动力导数与试验值进行对比,验证数值方案的有效性;然后,基于MMG分离建模方法建立DTMB 5415船模的操纵数学模型,并利用龙格-库塔算法进行求解,对船舶回转和Z形操纵运动进行仿真;最后,分析水动力导数对这2种操纵运动的敏感度。[结果]结果显示,采用所提方法得到的操纵轨迹和衡准参数仿真结果与试验结果一致,回转运动参数的平均误差为5.1%,Z形操纵运动参数的平均误差为11.7%,较文献使用CFD进行自航船模模拟得到运动参数的精度与计算成本均有所改善;水动力敏感度分析结果也验证了部分非线性水动力导数对操纵性衡准的影响较小,可以使用经验公式进行估算。[结论]研究表明采用所提方法进行船舶操纵性预报方法可行,可在满足工程应用精度的同时大大减少计算成本,尤其适用于船舶设计阶段的操纵性预报及优化。
- 孙寒冰肖佳峰王伟刘伟杰郑兴
- 关键词：船舶操纵性水动力导数
- 基于GPU并行的改进SPH方法对粘性流场的模拟被引量：3
- 2015年
- 光滑粒子水动力学(SPH)方法对模拟破碎波问题有着良好的适应性。基于众核架构的GPU计算平台在加速SPH方法方面有着强大的优势。针对传统SPH方法计算效率低和计算精度差的问题,采用δ-SPH方法对腔内剪切流动、Poiseuille流动、Couette流动问题、孤立波砰击问题进行了模拟,并且提出一种基于粒子对的GPU并行计算方法。通过比较,得到不同边界处理方法对粘性流场模拟结果的影响规律,并且研究基于粒子对和单个粒子2种不同GPU并行计算方法,对比不同计算方法的精度和CPU时间。结果表明,采用粒子对的GPU并行方法可以使δ-SPH方法的最大加速比超过10。
- 金善勤郑兴段文洋
- 关键词：光滑粒子流体动力学粘性流场
- 自由表面翻卷与破碎流动的SPH数值模拟被引量：5
- 2010年
- 对SPH方法模拟复杂强非线性自由表面流动的计算精度进行对比研究.介绍了SPH方法的基本原理,给出SPH方法的求解控制方程.探讨了人工可压缩性、边界条件、时间步进、位置修正方法的处理方法.对强非线性自由表面流动的典型情况涌浪问题进行了数值模拟,包括了波面的抬升、翻卷、重入和破碎等不同阶段.通过与边界元方法的比较分析,明确SPH方法模拟强非线性自由表面问题的规律和特点.
- 郑兴许国冬段文洋
- 关键词：自由表面流动SPH方法边界元方法
- 非线性重力波的SPH模拟研究
- 光滑质点流体动力学(SPH)是一种拉格朗日无网格粒子方法。由于自由表面流动常常伴随有波浪的翻转、破碎、重入等复杂现象的发生。这给传统 CFD 方法的网格生成、计算精度和计算效率等带来问题。而 SPH 方法无需网格划分,整...
- 郑兴段文洋
- 关键词：自由表面流动
- 文献传递
- K2_SPH方法及其对二维非线性水波的模拟被引量：6
- 2011年
- 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需要对一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.
- 郑兴段文洋
- 关键词：光滑粒子流体动力学无网格方法非线性水波
- 光滑粒子流体动力学二阶算法精度研究被引量：17
- 2008年
- 光滑粒子流体动力学(SPH)由于无需网格生成和拉格朗日特性,对求解带有自由表面和大变形的力学问题有优势。但是该方法存在计算精度不高,计算效率较低等缺点。为此重点对SPH方法的精度提高进行研究。介绍了传统算法的基本公式,根据误差分析指出该算法精度不高的原因,提出了SPH二阶精度算法。通过精度验证分析,证明了该方法的精度的确能够达到二阶。通过二维计算实例,给出传统方法和二阶方法在粒子均匀分布和非均匀分布时函数值以及函数的一、二阶导数的误差分布,证明二阶算法能够克服传统算法的一些缺点,且计算精度有较大提高。
- 郑兴段文洋
- 关键词：光滑粒子流体动力学无网格方法
- GPU在SPH方法模拟溃坝问题的应用研究被引量：3
- 2014年
- SPH方法是一种无网格的粒子方法,对于求解强非线性水动力学问题具有重要意义。随着粒子数增加,该方法的计算效率成为限制其大规模工程应用的重大瓶颈。可将大规模并行计算引入SPH方法中,以得到良好的计算加速效果。采用将GPU运用于SPH方法并行计算的技术,借助CUDA硬件计算架构,研究SPH方法的并行计算通用性问题。以二维溃坝问题作为数值算例,对GPU计算结果的稳定性和收敛性进行验证,比较CPU与GPU的计算效率。通过计算,验证了GPU在SPH方法并行计算应用中的可靠性、可行性以及高效性,为提高SPH方法的计算效率提供一种重要的参考途径。
- 杨志国黄兴郑兴段文洋
- 关键词：GPU并行计算CUDASPH方法溃坝水动力学
