基于自由液面预测的非线性液体晃动问题的数值模拟

摘要：

针对一类矩形贮液箱的非线性晃动问题，提出一种基于有限差分算法的数值模拟方法。该方法首先采用σ变换将流体区域转化为矩形域；然后在时间迭代的过程中，运用自由液面运动学条件的显格式预测出下一时层的自由液面形状，并对边界条件中的非线性项作近似处理，由此得到描述下一时层各状态量的离散线性方程；最后根据数值解来对下一时层的自由液面进行校正。使用该方法计算了自由晃动、受迫晃动和行波3种情况，数值计算结果表明该方法具有良好的收敛性和准确性，能够有效地实现非线性晃动过程。此外，这种预测校正格式能够在保证算法稳定性的前提下，灵活地处理包含运动边界的数学问题。

关键词：液体晃动、有限差分、非线性动力学、数值模拟、自由液面预测

分类号：O353.1(流体力学)

资助基金：江苏省“六大人才高峰”资助项目、江苏省产学研联合创新资金前瞻性联合研究资助项目BY2011151．

在线出版日期：2014-04-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：277-282