近年来，随着计算机科学技术的快速发展，计算流体力学应运而生，计算流体力学（ComputationalFluidDynamics，简称CFD）是流体力学的一个部分，它可以用来求解某空间区域内流体的动量，质量方程以及其他的有关方程，并且某些特定状态下的信息可以通过计算机模拟实现，非常适用于分析和解决流体方面的问题，计算流体力学是一种适用，快捷的研究流体运动过程方法，是当代迅速发展的一门研究技术，目前在航空航天，船舶，气象，水利等工程领域方面都有极其广泛的应用，作为研究流体力学的新手段，计算流体力学大大缩短了计算时间，简化了计算过程，对流体力学的计算做出了极其重大的贡献，并且计算流体力学限制条件少，相较于传统的理论研究方法，具有很大的优势，应用范围广，应用起来较为方便。因为其适用范围广，经济性好，限制条少等特点，迅速成为当代一种研究流体流动特性的备受关注的方法。目前较好的CFD软件有CFX、Fluent、Phoenics、Star-CD等。

图1-1CFD的计算步骤

当今世界，环境保护已成为人类社会可持续发展的主题，保护环境就是保护人类自己，保护人类的可持续发展的资源和赖以生存的生态环境，减轻环境污染，促进经济，生态一体化发展是世界各国共同的愿望，海上运输如果发生船舶破损，就会对环境和人的生命财产造成不可估量的伤害，尤其是大型运输油船，其破损会严重的破坏当地的生态环境，所以，对船舶破舱进水的研究以及作出及时有效的应对就显得十分有必要，国内外很多学者都对船舶的破损进水过程进行了研究，都用不同方法对此类问题做过大量的研究与分析，为我们以后的深入研究和发展做出了铺垫。

1。2国内外研究现状和发展水平

1。2。1船舱破损进水过程的研究方法

1。2。2基于破损进水过程的研究现状

1。2。3基于MPS法的研究现状

1。3研究的主要内容及方法

（1）调研收集分析有关资料，总结船舶底部破舱进水MPS数值模拟粒子法的研究水平及现状。

（2）提供条件：船舱主尺度、计算程序等。

（3）设计内容与要求:调研收集分析有关资料，总结分析船舱底部破损进水过程数值模拟研究的现状；根据船舱尺寸和吃水位置进行几何建模并确定船舱底部破损工况；根据破损工况模拟计算船舱底部破损进水过程；总结分析船舱底部破损进水过程的影响因素和特性；会使用tecplot软件对实验结果进行分析。

第二章数学模型及算法文献综述

2。1控制方程

流体的连续性方程和Navier－Stokes方程，二者都属于控制方程，关于粘性的不可压缩的流体运动，控制方程可以用如下形式来表达:

在上述控制方程中：u表示速度的大小，ρ表示密度，P表示压力的数值,g表示重

力的大小，v表示运动粘性系数的数值。MPS粒子法中，在（2-1）和（2-2）式控制方程中，对时间求导，其结果以物质导数的形式表现出来，粒子的动态变化是用拉格朗日描述法来表示的，因此不用再计算对流项，避免了因计及对流项而引起的数值耗散。

2。1。1粒子作用模型

在MPS粒子法的数值模拟计算中，需要将控制方程离散成一个个微小粒子的形式，这是一个基于粒子模型的过程实现，粒子之间的相互影响往往很难表现出来，需要通过核函数来描述，常用的有很多种核函数的表现形式,在MPS粒子法