pFFT-HOBEM在多体水动力分析中的高效应用与优化

本文主要探讨了基于预修正快速傅里叶变换（pFFT）的高阶边界元方法在解决大规模多体水动力分析中的应用。传统的高阶边界元方法在处理波浪对海上建筑物作用问题时，其优点明显，如能够精确模拟复杂的边界效应，但其缺点在于形成矩阵的满秩特性导致计算量和存储需求与未知量数量的平方成正比，这在处理多体系统时显得效率低下。 pFFT-HOBEM（预修正快速傅里叶变换高阶边界元方法）的引入，解决了这一问题，通过将计算和存储的需求降低到线性量级，极大地提高了计算效率。作者通过对比pFFT-HOBEM与传统边界元法在不同规模的计算任务中的性能，特别是关注计算量、存储量以及各个步骤的计算时间，探究了不同的pFFT网格方案对这些问题的影响。他们提出了一种计算时间最小化的网格优化方法，旨在进一步优化算法性能。 研究的重点集中在四柱结构在不同频率波浪作用下的受力分析和波面分布上，特别是在近场干涉现象上的物理现象。近场干涉是指相邻物体之间的水动力交互作用，这种现象在多体系统中尤为显著，可能导致额外的载荷和振动，可能对结构稳定性和安全性构成挑战。 此外，研究工作还得到了国家973计划和国家自然科学基金的支持，显示出该领域的研究得到了学术界和政府的重视。作者姜胜超博士和滕斌教授分别作为主要研究者和资深专家，他们的合作展示了在现代海洋工程结构设计和分析中的前沿技术应用。 总结来说，本文的核心贡献在于提出了一种高效且适用于多体水动力分析的数值方法，这对于理解和控制海洋工程中复杂系统的响应至关重要，对于推进海洋工程领域的发展具有实际意义。