边界元-有限差分法在气垫船破冰模拟中的高效计算策略

本文探讨了"边界元-有限差分混合方法在气垫船破冰数值模拟中的应用"这一主题，发表于2013年的期刊。作者们针对气垫船在不同破冰工况下，构建了一个统一的数学模型，旨在提高计算效率和精度。他们提出了一种创新的数值计算策略，即结合边界元法和有限差分法，这在处理复杂的流体-结构相互作用问题时具有显著优势。 作者使用C语言开发了一套数值模拟程序，该程序不仅可以计算气垫船在破冰过程中的兴波阻力，还能模拟水面和冰面的波形变化，以及冰层内部的应力分布。在计算过程中，他们利用Intel MKL数学库来求解由离散化得到的线性代数方程组，这一步骤对于保证计算的精确性和稳定性至关重要。 此外，他们巧妙地在C语言中嵌入了Matlab计算引擎，实现了计算网格的可视化以及部分计算结果的实时展示，使得结果的解读更为直观。为了进一步提升计算效率，他们在多核计算机上运用了OPENMP并行计算技术，有效地加速了程序的关键部分，这对于大规模数值模拟尤为重要。 文章的实验结果显示，气垫船在全冰面上的兴波阻力计算结果与现有理论分析和实验数据吻合良好，证明了这种方法的有效性和可靠性。这项工作不仅为气垫船的设计和破冰性能优化提供了数值支持，也为类似领域的工程计算提供了一种新的计算手段。 这篇论文在数值模拟技术上取得了突破，展示了边界元-有限差分混合方法在解决实际工程问题中的实用价值，尤其是在复杂流体动力学场景中的应用。它对于推动气垫船破冰技术的发展和工程实践具有重要意义。