針對極地強烈的軍事需求,對細(xì)長體穿越冰-水混合物出水現(xiàn)象進(jìn)行研究的重要性日益凸顯。借鑒ANSYS/LS-DYNA軟件包在流體與固體耦合問題中的成功應(yīng)用,將任意拉格朗日-歐拉方法應(yīng)用到細(xì)長體穿越冰-水混合物的出水流場數(shù)值模擬研究。通過細(xì)長體、冰塊、海水、空氣等復(fù)雜介質(zhì)界面、運動系統(tǒng)的計算模型建模,開展接觸、非接觸工況下細(xì)長體出水流場的數(shù)值預(yù)報,獲得兩種工況下流場主要特征的動態(tài)變化規(guī)律,驗證了該方法在此類問題中的適用性,為后續(xù)載荷計算和開展試驗研究提供了有益的參考。 

【文章來源】：兵工學(xué)報. 2020,41(S1)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

細(xì)長體穿越冰-水混合介質(zhì)界面計算系統(tǒng)裝配圖

當(dāng)細(xì)長體穿越冰-水混合區(qū)域出水、細(xì)長體位于冰體正下方時，細(xì)長體在流場運動過程中的流體密度變化云圖如圖2所示。從圖2中可以發(fā)現(xiàn)，底部形成較大的空泡，隨著細(xì)長體的運動，細(xì)長體周圍出現(xiàn)空化現(xiàn)象。對比從非接觸出水的情況可以看出，位于冰體正下方出水時，細(xì)長體的偏移程度較小，同時形成的底部空泡更大，空化形成的空泡呈現(xiàn)對稱狀。漂浮在水面的冰體同樣出現(xiàn)了飛濺現(xiàn)象，位于細(xì)長體正上方的冰塊運動最遠(yuǎn)，同時出現(xiàn)了冰體破碎現(xiàn)象。3.1.1 二維剖視分析

細(xì)長體在破冰出水過程中的全流場流體密度變化如圖6所示。從圖6中可以看出，細(xì)長體出水運動時，流場中密度的等值線分布較為均勻，細(xì)長體出水時，在水與空氣界面，圍繞細(xì)長體周圍密度變化較為劇烈。隨著運動的進(jìn)行，細(xì)長體周圍等值線形成的圓環(huán)開始擴大，同時水域流場四周出現(xiàn)因空泡而形成的密集等值線圓環(huán)。圖4 細(xì)長體破冰出水過程流場應(yīng)力變化云圖(工況1)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]船舶與冰排碰撞結(jié)構(gòu)響應(yīng)研究[J]. 張健,陳聰,張淼溶,尹群.  船舶工程. 2014(06)
[2]冰級槳水動力性能研究綜述[J]. 郭春雨,謝暢,趙大剛.  船海工程. 2014(04)
[3]冰載荷下船舶螺旋槳強度的有限元分析[J]. 胡志寬,桂洪斌,夏鵬鵬,王建勛.  船舶工程. 2013(05)

博士論文
[1]冰—槳—流相互作用下的螺旋槳水動力性能研究[D]. 王國亮.哈爾濱工程大學(xué) 2016

碩士論文
[1]冰載荷下螺旋槳靜力分析及冰與槳碰撞動力響應(yīng)研究[D]. 胡志寬.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[2]河冰對橋墩撞擊作用的數(shù)值模擬分析[D]. 單思鏑.東北林業(yè)大學(xué) 2011
[3]冰排與建筑物擠壓破壞有限元模擬分析研究[D]. 路衛(wèi)衛(wèi).天津大學(xué) 2007



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