1、晃蕩是一種常見的流體運動現(xiàn)象，通常發(fā)生在部分裝載液體的液箱中。近年來，載液船舶液艙中的液體晃蕩現(xiàn)象已引起人們的深刻關注，液體晃蕩載荷與效應也已成為航行中載液船舶安全性評估的重要內(nèi)容之一。本文在對追蹤自由表面問題及晃蕩問題的現(xiàn)狀及發(fā)展動向作了較全面回顧的基礎上，探討了有關理論、數(shù)值計算方法，及其在復雜系統(tǒng)中的應用。主要完成了以下工作： 1) 對VOF法中五種主要的界面重構技術，即Hirt-Nichols、Flair、FCT、TVD

2、、Youngs進行了比較，根據(jù)基于流體體積方程的不同求解方法在平移場、旋轉(zhuǎn)場、剪切場的數(shù)值模擬結果進行了討論； 2) 建立了二維液體晃蕩的數(shù)學模型。采用超松馳算法求解流場控制方程，采用Youngs法對流體體積輸運方程進行求解； 3)借助流場通度的概念，提出了處理流場內(nèi)具有障礙物的計算方法； 4)在對液體晃蕩數(shù)值計算的邊界條件作了深入討論的基礎上，改進了現(xiàn)有VOF法，使其可處理大幅晃蕩運動； 5) 建立了一

3、套應用Hirt-Nichols法分析三維流場晃蕩的數(shù)值計算方法。 通過上述工作，得到了下面一些結論： 1) 本文介紹的五種求解流體體積方程的方法，即Hirt-Nichols、Flair、FCT、TVD、Youngs，屬Youngs法追蹤界面的精度和尖銳度最高； 2) 用Youngs法處理二維液艙的晃蕩問題是可行的； 3) 討論了不同液艙結構形式對晃蕩的影響，在文中列舉的四種防晃結構中以加設縱艙壁的防晃效果

4、最好，其次是加設擋板，加設T型材不僅沒有制蕩效果反而會加劇晃蕩的程度； 4) 文本對現(xiàn)有VOF法速度邊界條件的改進，并結合Youngs法求解流體體積方程，該技術可以較方便地處理二維運動界面大幅晃蕩時出現(xiàn)的翻卷、破碎、合并等情形； 5) 液體粘性越大，晃蕩頻率就相對降低。外界激勵的幅值與晃蕩的幅值并非成線性比例的增長，當外部激勵增加到某一值后，晃蕩砰擊力顯示出其“飽和特性”； 6) 運用三維晃蕩理論可以數(shù)值模擬出三