1. 研究目的与意义（文献综述）

随着船舶与海洋工程技术的深入发展，各种海洋工程结构物及浮式平台与特种船舶联合作业的深海多系统相继涌现，呈现出结构多样化和系统化的特点。较单物体，多体系统的水动力响应更为复杂，包括多体间的水动力干涉、柔性连接物的相互作用，使得无法通过解析的方式得到水动力学问题的解析解，只能通过物理试验和计算流体力学（CFD），的方法对水动力学问题进行探究。然而物理实验受资金和条件限制实现起来比较困难，随着近三十年间计算机的迅速发展，被大家寄予厚望。因此，逐渐成熟的切割网格法被广泛应用。切割网格法最早由Clark等学者于1986年首先提出。早期研究多应用于航空领域，例如二维定常问题(无粘多段翼型绕流问题，可压缩Navier-Stokes方程，自适应网格切割法，网格融合技术);三维无粘3切割网格法。后来，切割网格法扩展到水动力学领域，代表性的有Udaykumar等提出的欧拉-拉格朗日追踪界面法(ELAFINT)，数值模拟了粘性不可压缩流体流动和动边界粘性绕流；Yang等发展AMAZON-CC求解器，模拟了固定边界的浅水流动，动边界浅水流动，动边界两相流；Kleefsman等发展了COMFLOW软件，用于求解含自由液面的动边界问题。早期切割网格法在船舶与海洋工程中的应用相对较少，仅有一些对水下圆柱绕流和物体分离问题的研究。后来，切割网格法在国外迅速发展，Colella等率先结合VOF方法和切割网格法模拟了自由表面流动。基于耗散两相流法，Qian等模拟了液体晃荡、堤坝崩溃等问题；Li等模拟了越浪及破碎问题。相关的研究还包括波浪生成传播和二维物体出入水、三维物体入水抨击、波浪中浮体运动、二维涡激振动、空泡流中三维涡激振动等问题。相对国外，切割网格法在国内船舶与海洋工程中的应用较晚，但依然得到了迅速发展。例如，王文华和王言英模拟了双圆形剖面迅速入水、二维楔形物和船型剖面自由入水问题，李廷秋和常杏研究了两刚性楔形体入水和圆柱体匀速出水抨击现象。

2. 研究的基本内容与方案

针对非拟合方法如切割网格法，常采用隐式技术构建物面等值线，同时以体积分数、面积分数作为几何特征参数，重构场中物体。此次研究主要是通过学习和吸收现有的源程序，设计表征面几何参数模块，用于海洋工程水动力学仿真。切割网格法是浸入边界法的一种发展。针对切割网格法中浸入物体受笛卡尔网格切割，形成各种非规则的切割网格单元。因此，切割网格法的关键技术体现如下几点:

（1）如何简单、有效构造复杂物体等值面；

（2）切割网格类型多样，难以扩展到三维；

3. 研究计划与安排

第1周：通过调研，收集资料，对毕业论文内容进行思考，撰写并完成开题报告。

第2-3周：分析优化论证、确定研究中涉及到的最新软件系统。

第4-7周：对计算参数中的面积分数和体积分数熟练掌握并能够应用。

4. 参考文献（12篇以上）

1.s0tiropoulos f, yang x. immersed boundary methods for simulating fluid-structure interaction[j].progress in aerospace sciences, 2014, 65(5):1-21.

2.clarke d k, hassan h a, salas m d. euler calculations for multielement airfoils using cartesian grids[j]. aiaa journal,1986, 24(3): 353-358.

3.frymier p d, hassan h a, salas m d. navier-stokes calculations using cartesian grids. i-laminar flows[j].aiaa journal, 1989,26(10):1181-1188.