一种非线性液体晃动的半解析数值仿真方法、介质及终端技术

本发明专利技术适用于数值仿真技术领域，涉及一种非线性液体晃动的半解析数值仿真方法、介质及终端，包括：获取储液结构几何形状参数，建立固定的全局坐标系和随结构同步运动的局部坐标系；导出全局坐标系下储液结构内非线性液体晃动控制方程和结构边壁及自由液面边界条件；将储液结构非线性液体晃动由全局坐标描述转化为局部坐标描述；导出非线性液体晃动比例边界有限元方程；将非线性液体晃动比例边界有限元方程降阶为一阶常微分方程并求解，获得节点速度势、通量、速度势和液面高程对局部坐标偏导；进行非线性液体晃动问题的时间域求解。本发明专利技术流程简单、操作便捷，提高了对液体晃动研究计算的计算精度和效率，也大大降低了在研究过程中的计算成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于数值仿真，尤其涉及一种非线性液体晃动的半解析数值仿真方法、介质及终端。

技术介绍

1、为加快建设国家现代化高质量水利基础设施网络，统筹解决水资源、水生态、水环境、水灾害问题，保障国家水安全重大战略部署的顺利开展，我国近年来实施了一系列重大调水工程，其中南水北调工程已成为优化水资源配置、畅通南北经济循环的生命线。渡槽作为南水北调工程中的关键交叉建筑，关乎整条供水线路的安全运行，南水北调渡槽多位于我国7度以上的高地震烈度地区，面临着极端地震、大风、洪水等灾害的巨大威胁，据统计，自1974年至2023年底，我国就有20余次渡槽破坏案例，其中地震破坏3例，风致破坏5例，造成此类破坏的主要原因是在地震或大风的作用下储液结构产生震动，进而引起内部液体晃动，如果外部激励频率与液体固有晃动频率接近，液体与结构之间极易产生共振现象，加之渡槽内部水体质量巨大，往往是结构自身重量的很多倍，最终可能造成整个系统的倾覆、垮塌、失稳、破坏。

2、针对这些问题，现有研究对水体的考虑一般采用理想状态下的westergaard模型和housner弹簧-质量模型，前本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种非线性液体晃动的半解析数值仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种非线性液体晃动的半解析数值仿真方法，其特征在于，所述步骤S10中，将整个水体所形成的流体区域定义为Ω，根据半拉格朗日方法，建立全局固定笛卡尔坐标系OXZ和随储液结构移动的局部坐标系oxz，初始时刻，两个坐标系源点均位于储液结构自由液面中心处，在结构晃动过程中，全局坐标系OXZ位置保持不变，而局部坐标系oxz跟随储液结构同步运动。

3.根据权利要求2所述的一种非线性液体晃动的半解析数值仿真方法，其特征在于，所述步骤S20中，假设流体无黏、无旋、不可压缩，根据势流理论，...

【技术特征摘要】

1.一种非线性液体晃动的半解析数值仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种非线性液体晃动的半解析数值仿真方法，其特征在于，所述步骤s10中，将整个水体所形成的流体区域定义为ω，根据半拉格朗日方法，建立全局固定笛卡尔坐标系oxz和随储液结构移动的局部坐标系oxz，初始时刻，两个坐标系源点均位于储液结构自由液面中心处，在结构晃动过程中，全局坐标系oxz位置保持不变，而局部坐标系oxz跟随储液结构同步运动。

3.根据权利要求2所述的一种非线性液体晃动的半解析数值仿真方法，其特征在于，所述步骤s20中，假设流体无黏、无旋、不可压缩，根据势流理论，流体域ω内流场满足二维拉普拉斯方程：

4.根据权利要求3所述的一种非线性液体晃动的半解析数值仿真方法，其特征在于，所述步骤s30中，坐标系oxz与oxz之间满足下列关系：

5.根据权利要求4所述的一种非线性液体晃动的半解析数值仿真方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：臧全胜，洪浩，钟燕辉，张蓓，李晓龙，李斌，蔡鸿健，郝梅美，刘俊，叶文斌，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：