基于流固耦合的水翼渦激振動數(shù)值研究
發(fā)布時間：2021-10-31 10:17
近些年,隨著船舶行業(yè)的發(fā)展,水面艦艇和潛艇航速得到極大提升,水彈性振動對船體強度以及疲勞壽命產(chǎn)生的影響已引起了造船界的廣泛關(guān)注。減搖鰭、水翼艇中的水翼,潛艇中的舵翼等艦艇中的翼型結(jié)構(gòu)部件,如若設(shè)計不當(dāng),在流場中高速運動時將會產(chǎn)生有害的渦激顫振,甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞。因此利用水彈性的研究結(jié)果分析粘性流體通過翼型振蕩物的振動問題具有重要意義。水翼振動是典型的水彈性問題,是水動力學(xué)和彈性力學(xué)的交叉學(xué)科,要考慮水動力、彈性力和慣性力三種力的耦合作用,把水動力方程和彈性力學(xué)方程耦合起來求解。以理論系統(tǒng)較為成熟的氣動彈性力學(xué)入手,推導(dǎo)出二維水翼的Theodorsen理論解進而求解理論的水彈性不穩(wěn)定邊界,然而二維理論模型是在薄翼、勢流理論等簡化條件下求得的,難以滿足工程需要。隨著計算模型的復(fù)雜化、以及計算方法和硬件設(shè)施的提升,數(shù)值仿真逐漸成為主流。數(shù)值方法包括非耦合方法、弱耦合和強耦合等,常用的處理方法有直接對水翼結(jié)構(gòu)進行雙向流固耦合計算,得到時域上的振動情況,這種方法的缺點是計算成本大,且對動網(wǎng)格的處理方法上要求很高。然而水翼作為剛體,在水中的振動幅度并不是很大,對流場的影響十分有限,因此目前的處理...
【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：112 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
線性理論中的薄翼模型
圖 2-3 偶極子分布產(chǎn)生的誘導(dǎo)速度Figure 2-3 Induced velocity generated by dipole ξ 軸對稱處微元，求出微段上匯分布對 P 點的誘導(dǎo)sin4sin sin2 2aCdv ddqC P 點的誘導(dǎo)速度投影到映象圓表面上法向和切向上cos cos2 2sin sin2 2rdq dq dqdq dq dq 意一對偶極子分布對 P 點的誘導(dǎo)速度可表示為：
如圖 2-2 所示，在平板翼以及平板翼后沿上 C /2 x , y 0區(qū)域）分布渦層，以模擬平板板作保角變換映射到 ζ平面，總環(huán)量為零，所以圓內(nèi)相反，且滿足翼面無穿透條件，即點渦分布對圓上任0。在尾跡中任取一點渦，則圓內(nèi)必定存在一個與之使其滿足以上條件。求解渦層密度對圓上任一點 P 的誘導(dǎo)速度 ( , )rq q q ，為-Г，圓內(nèi)與之對應(yīng)的點 B (ξ1，0），環(huán)量為 Г。圖、AP 長度，θ 、θ1、θ2分別為 OP、BP、AP 與 ξ 軸渦和尾渦對點 P 的誘導(dǎo)速度為：2 2 1 12 22 12 2 1 12 22 1cos( ) cos( )[ ]2sin( ) sin( )[ ] 02rr rqr rr rqr r
【參考文獻】：
期刊論文
[1]三體船波浪設(shè)計載荷的三維時域水彈性理論研究[J]. 任慧龍,陳亮亮,李輝,張楷宏. 哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報. 2016(01)
[2]繞彈性水翼非定常流動的動力響應(yīng)計算研究[J]. 王建東,劉影,吳欽. 車輛與動力技術(shù). 2014(04)
[3]繞振蕩水翼流動及其轉(zhuǎn)捩特性的數(shù)值計算研究[J]. 吳欽,王國玉,黃彪. 力學(xué)學(xué)報. 2014(01)
[4]基于SPH方法與ALE方法的圓盤水漂對比研究[J]. 華廈,鄒恒,徐鵬,賴豪杰,朱峰,朱衛(wèi)華. 科學(xué)技術(shù)與工程. 2013(02)
[5]基于模型試驗與三維水彈性理論的船舶波激振動響應(yīng)研究[J]. 汪雪良,顧學(xué)康,胡嘉駿. 船舶力學(xué). 2012(08)
[6]基于顯式有限元方法的二維楔形剛體入水砰擊載荷并行計算預(yù)報[J]. 駱寒冰,吳景健,王珊,徐慧. 船舶力學(xué). 2012(08)
[7]近自由面三維振動水翼的水動力分析[J]. 陳慶任,葉恒奎,楊向暉,王曦. 華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2011(10)
[8]海洋立管渦激振動的流固耦合模擬計算[J]. 趙鵬良,王嘉松,蔣世全,許亮斌. 海洋技術(shù). 2010(03)
[9]船舶水彈性力學(xué)理論的研究進展[J]. 田超,吳有生. 中國造船. 2008(04)
[10]近水面水翼影響的船舶興波時域計算研究[J]. 李國安,葉恒奎. 船舶力學(xué). 2006(01)
博士論文
[1]二元機翼顫振及其主動控制的研究[D]. 王囡囡.中國礦業(yè)大學(xué) 2013
碩士論文
[1]潛艇流噪聲與流固耦合作用下流激噪聲的數(shù)值模擬[D]. 江文成.上海交通大學(xué) 2013
[2]圍殼結(jié)構(gòu)流激振動噪聲特性研究[D]. 侯本龍.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[3]圍殼結(jié)構(gòu)聲輻射機理研究[D]. 鄭楊.哈爾濱工程大學(xué) 2009
本文編號：3467949
【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：112 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
線性理論中的薄翼模型
圖 2-3 偶極子分布產(chǎn)生的誘導(dǎo)速度Figure 2-3 Induced velocity generated by dipole ξ 軸對稱處微元，求出微段上匯分布對 P 點的誘導(dǎo)sin4sin sin2 2aCdv ddqC P 點的誘導(dǎo)速度投影到映象圓表面上法向和切向上cos cos2 2sin sin2 2rdq dq dqdq dq dq 意一對偶極子分布對 P 點的誘導(dǎo)速度可表示為：
如圖 2-2 所示，在平板翼以及平板翼后沿上 C /2 x , y 0區(qū)域）分布渦層，以模擬平板板作保角變換映射到 ζ平面，總環(huán)量為零，所以圓內(nèi)相反，且滿足翼面無穿透條件，即點渦分布對圓上任0。在尾跡中任取一點渦，則圓內(nèi)必定存在一個與之使其滿足以上條件。求解渦層密度對圓上任一點 P 的誘導(dǎo)速度 ( , )rq q q ，為-Г，圓內(nèi)與之對應(yīng)的點 B (ξ1，0），環(huán)量為 Г。圖、AP 長度，θ 、θ1、θ2分別為 OP、BP、AP 與 ξ 軸渦和尾渦對點 P 的誘導(dǎo)速度為：2 2 1 12 22 12 2 1 12 22 1cos( ) cos( )[ ]2sin( ) sin( )[ ] 02rr rqr rr rqr r
【參考文獻】：
期刊論文
[1]三體船波浪設(shè)計載荷的三維時域水彈性理論研究[J]. 任慧龍,陳亮亮,李輝,張楷宏. 哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報. 2016(01)
[2]繞彈性水翼非定常流動的動力響應(yīng)計算研究[J]. 王建東,劉影,吳欽. 車輛與動力技術(shù). 2014(04)
[3]繞振蕩水翼流動及其轉(zhuǎn)捩特性的數(shù)值計算研究[J]. 吳欽,王國玉,黃彪. 力學(xué)學(xué)報. 2014(01)
[4]基于SPH方法與ALE方法的圓盤水漂對比研究[J]. 華廈,鄒恒,徐鵬,賴豪杰,朱峰,朱衛(wèi)華. 科學(xué)技術(shù)與工程. 2013(02)
[5]基于模型試驗與三維水彈性理論的船舶波激振動響應(yīng)研究[J]. 汪雪良,顧學(xué)康,胡嘉駿. 船舶力學(xué). 2012(08)
[6]基于顯式有限元方法的二維楔形剛體入水砰擊載荷并行計算預(yù)報[J]. 駱寒冰,吳景健,王珊,徐慧. 船舶力學(xué). 2012(08)
[7]近自由面三維振動水翼的水動力分析[J]. 陳慶任,葉恒奎,楊向暉,王曦. 華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2011(10)
[8]海洋立管渦激振動的流固耦合模擬計算[J]. 趙鵬良,王嘉松,蔣世全,許亮斌. 海洋技術(shù). 2010(03)
[9]船舶水彈性力學(xué)理論的研究進展[J]. 田超,吳有生. 中國造船. 2008(04)
[10]近水面水翼影響的船舶興波時域計算研究[J]. 李國安,葉恒奎. 船舶力學(xué). 2006(01)
博士論文
[1]二元機翼顫振及其主動控制的研究[D]. 王囡囡.中國礦業(yè)大學(xué) 2013
碩士論文
[1]潛艇流噪聲與流固耦合作用下流激噪聲的數(shù)值模擬[D]. 江文成.上海交通大學(xué) 2013
[2]圍殼結(jié)構(gòu)流激振動噪聲特性研究[D]. 侯本龍.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[3]圍殼結(jié)構(gòu)聲輻射機理研究[D]. 鄭楊.哈爾濱工程大學(xué) 2009
本文編號：3467949
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/jingguansheji/3467949.html
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