IBM/ICM方法研究运动物体与自由液面的相互作用

运动物体与自由液面的相互作用广泛存在于自然界、工业及国防科技领域，本项目拟提出将浸没边界法（IBM）与界面捕捉方法（ICM）相结合的IBM/ICM方法，用于模拟这类问题。这种均一化的气液固三相流场求解方法基于非贴体网格，同时解决流固耦合问题及气液交界面捕捉问题。算法研究过程针对浸没边界法、界面捕捉方法，以及两种算法的结合三方面展开，研究重点为浸没边界法在湍流模拟及复杂形状流场适用性方面的改进，以及浸没边界法与界面捕捉方法的结合过程中三相接触线的准确捕捉。作为研究成果，在保持一定通用性的前提下，开发出相应的计算程序，充分考虑算法的效率、可靠性及稳定性，并应用到复杂形状三维物体低速入水、扁平物体在水面的弹跳这两个典型的算例。IBM/ICM方法既是浸没边界法的扩展，同时又是新算法的尝试，通过本项目的研究，可以为运动物体与自由液面相互作用的模拟发展一个更加高效和精确的直接数值模拟方法。