1 绪论
1.1原油泄漏的研究背景及意义
1.2移动粒子半隐式算法简介
1.2.1粒子间相互作用模型
1.2.2 MPS的半隐式算法
1.2.3边界条件
1.3移动粒子半隐式算法的研究现状
1.3.1 MPS目前的应用领域
1.3.2 MPS方法稳定性和精度的研究进展
1.3.3半隐式粒子法并行化的研究进展
1.3.4粒子法模拟湍流的研究进展
1.3.5半隐式多相粒子法的研究进展
1.3.6自由表面边界条件的改进
1.4本文的主要研究内容
2 粘性项的精确度和稳定性条件
2.1粘性项的理论分析
2.1.1扩散模型的理论解
2.1.2粘性项的精确度和稳定性条件
2.1.3粘性项精确度条件的计算量
2.2粘性项精确度和稳定性条件的数值验证
2.3本章小结
3 半隐式粒子法的并行化及最优并行求解器
3.1 MPS算法的并行化
3.1.1基于OpenMP模型的多核并行化
3.1.2基于MPI模型的多节点并行化
3.1.3混合OpenMP/MPI模型的并行化
3.2 MPS算法不同部分的耗时比例
3.3压力泊松方程的求解器
3.4不同求解器性能的比较
3.4.1收敛性
3.4.2串行计算时间
3.4.3并行效率
3.4.4内存消耗
3.5本章小结
4 基于亚粒子应力模型的粒子法大涡模拟
4.1亚粒子应力模型及其离散
4.1.1大涡模拟控制方程及亚粒子应力模型
4.1.2亚粒子应力的耦合算法及离散模型
4.2.1混合层流动的工况条件
4.2.2未采用SPS模型的模拟结果
4.2.3采用SPS模型的模拟结果
4.3本章小结
5 多相移动粒子半隐式（MMPS）算法
5.1 MPS算法向多相粒子法的扩展
5.1.1多相粘度模型
5.1.2基于等高线的连续表面张力模型
5.1.3多相密度模型
5.2稳定的多相移动粒子半隐式算法
5.2.1基于调和平均粒子间密度的多相密度模型
5.2.2加速度连续的多相粒子间相互作用模型
5.3算法的验证及讨论
5.3.1液滴融合算例
5.3.2气泡上升算例
5.4本章小结
6 溢油初始扩展行为的实验研究
6.1实验系统
6.1.1水槽的设计
6.1.2导轨及补光装置
6.1.3高速摄像机和镜头
6.1.4实验工质与流程
6.2实验数据的处理方法
6.3实验结果及讨论
6.3.1厚油膜扩展实验
6.3.2连续漏油实验
6.4本章小结
7 溢油初期泄漏和扩展的数值模拟
7.1自由表面多相移动粒子半隐式（FS-MMPS）算法
7.1.1多相虚拟粒子法
7.1.2压力梯度项的改进
7.2自由表面MMPS算法的验证
7.2.1多相虚拟粒子法的改进效果
7.2.2不同压力梯度模型的精度比较
7.2.3粒子稳定项的系数x对梯度模型精度的影响
7.2.4自由表面MMPS算法的整体验证
7.3波浪和连续泄漏对溢油初期扩展的影响
7.3.1自由表面MMPS算法模拟波浪运动的有效性
7.3.2波浪对厚油膜扩展的影响
7.3.3连续泄漏对溢油扩展的影响
7.4本章小结
8 结论与展望
8.1全文结论
8.2本文创新点
8.3展望
致谢
参考文献
附录
攻读学位期间取得的研究成果
声明
