（1）DualSPHysics开源代码的开发与应用

DualSPHysics采用C++和CUDA语言实现，分别在CPU或GPU上进行数百万个粒子的模拟。采用SPH开源代码DualSPHysics对船舶与海洋结构物的水动力和流固耦合开展了一系列的研究工作，包括典型结构物落体入水砰击、推板/摇板造波模拟、船舶与浮体耐波性、系泊系统、液舱晃荡、溃坝模拟等。相关工作主要包括DualSPHysics开源代码开发、高保真仿真计算、数据监测与提取、可视化后处理、采用Blender进行渲染效果等。

DualSPHysics的粒子类数值方法示意图

DualSPHysics的组件、功能和应用的框架图

（2）波浪模拟及船舶水动力模拟仿真

基于DualSPHysics开源代码，加入主动吸收式造波系统AWAS模块，实现二次反射波消除，可以模拟浅水和深水情况下的推板和摇板式造波，并可模拟线性、Stokes非线性波、不规则波、孤立波、畸形波等、多向交叉波等复杂海况的模拟。

此外，模拟船舶、漂浮式或固定式海洋结构物在波浪中的水动力性能，对波面高程、船舶与结构物的运动、受力、砰击压力、流场速度与压力分布等数据进行监测，并能够采用MoorDyn模块实现系泊系统的功能。

各类波浪环境的仿真模拟

水波与船舶或海洋结构物相互作用的水动力仿真分析

（3）液舱晃荡及液货船舶水动力性能模拟

针对二维与三维液舱晃荡问题开展了一系列SPH模拟研究，仿真得到的晃荡压力、自由面形状、流场速度与压力分布与试验结果吻合良好。针对柔性结构的流固耦合（FFSI）问题，模拟了带有弹性挡板或弹性舱壁的液舱晃荡流动问题，流体晃荡载荷、结构弹性变形、结构应力应变与试验结果吻合良好。此外，考虑LNG等液货船舶内外流场的共同作用，研究了船舶运动与液舱晃荡的耦合效应，并分析了液舱晃荡对于LNG船舶耐波性的影响。

独立液舱晃荡与LNG实船的耐波性与液舱晃荡耦合的SPH模拟

（4）多浮体水动力问题模拟

LNG船等液货船舶在海上航行时的安全性问题极为重要。远洋恶劣海况可引起船体的大幅摇荡运动与波浪载荷响应，船体运动也可诱导船体内部液舱晃荡并产生局部冲击载荷，内外流体载荷作用下的弹性船体结构变形还可进一步影响流场。此外，当LNG船与FLNG并排作业时的两船体之间会相互产生强烈的非线性水动力影响。为了提高液货船舶的设计水平和海上航运安全性，本团队建立了一套能够综合考虑船体运动、波浪载荷、液舱晃荡等耦合作用的液货船舶水动力预报方法，研究了两船并靠作业时的多浮体水动力问题，分析了两个LNG船在波浪中的内外流耦合与间隙流震荡问题。

LNG船与FPSO并靠作业的耐波性与液舱晃荡的SPH模拟