結構入水砰擊是一個很復雜的水彈性力學問題,在船舶與海洋工程領域,人們對其十分關注。本文在較為全面回顧和總結國內外結構入水砰擊研究現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)的基礎上,基于水動力學、結構力學以及水彈性力學,借助商用軟件平臺ANSYS和模型試驗技術,對結構入水砰擊過程開展了較為系統(tǒng)的研究。論文主要工作及研究成果如下:(1)基于水動力學、結構動力學以及水彈性力學,建立了結構入水砰擊過程中流體與結構相互作用的數(shù)學模型,包括不可壓縮流體的連續(xù)方程和N-S方程及結構動力學方程,完全非線性自由液面條件以及流體與固體交界面條件,并給出了相應數(shù)值解法。(2)對二維剛性楔形體入水砰擊過程進行了數(shù)值模擬,計算分析了結構入水高度以及結構形狀對入水砰擊的影響。模擬結果顯示:當下落高度越大,楔形體頂部對周圍流場的擾動也越大,同時也帶來了更多能量損失的不利后果;減小楔形體傾斜度會使結構入水時的瞬間砰擊壓力增大。(3)對三維剛性楔形體入水砰擊過程進行了數(shù)值模擬,對比了二維和三維楔形體入水的砰擊過程。由于二維楔形體入水的數(shù)值模擬忽略了一個維度的流動,所以得到的結果與三維楔形體的有一定的差別。通過計算分析剛性楔形體頭部錐角對入水砰擊的...

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景與意義
    1.2 入水問題的國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 理論分析
        1.2.2 模型試驗
        1.2.3 數(shù)值模擬
    1.3 本文的主要研究內容及創(chuàng)新點
        1.3.1 本文的主要研究內容
        1.3.2 本文創(chuàng)新點
第2章 入水問題的理論基礎
    2.1 數(shù)學模型
        2.1.1 結構入水水彈性力學的微分控制方程
        2.1.2 邊界條件
    2.2 數(shù)值模型
        2.2.1 控制方程的離散方法
        2.2.2 流場的求解方法
        2.2.3 流場與結構耦合方程
        2.2.4 自由表面流動數(shù)值方法
        2.2.5 湍流模型
    2.3 動網格技術
        2.3.1 彈簧近似光滑模型(Spring-Based Smoothing)
        2.3.2 動態(tài)層模型(Dynamic layering)
        2.3.3 局部重構模型(Local remeshing)
    2.4 本章小結
第3章 二維剛性楔形體入水的數(shù)值模擬
    3.1 數(shù)值模擬過程
        3.1.1 前處理
        3.1.2 計算求解
        3.1.3 后處理
    3.2 二維剛性楔形體入水
        3.2.1 幾何建模及網格劃分
        3.2.2 下落高度對剛體入水的影響
        3.2.3 外形對剛體入水的影響
    3.3 本章小結
第4章 三維對稱楔形體入水的水彈性力學分析
    4.1 三維剛性楔形體入水
        4.1.1 幾何建模及網格劃分
        4.1.2 計算求解及后處理
        4.1.3 對稱楔形體下落高度的影響分析
    4.2 二維和三維數(shù)值模擬對楔形體入水的影響
    4.3 頭部錐角對楔形體入水的影響分析
    4.4 楔形體入水砰擊試驗
        4.4.1 試驗目的
        4.4.2 試驗模型
        4.4.3 測點布置
        4.4.4 試驗儀器
        4.4.5 試驗裝置和試驗方案
        4.4.6 實驗過程及結果分析
    4.5 試驗結果與數(shù)值模擬結果對比分析
    4.6 三維彈性楔形體入水
        4.6.1 幾何建模及網格劃分
        4.6.2 計算求解
        4.6.3 彈性體入水的響應分析
    4.7 本章小結
第5章 三維非對稱楔形體入水的水彈性力學分析
    5.1 剛性楔形體入水的數(shù)值模擬
        5.1.1 幾何建模及網格劃分
        5.1.2 計算求解
        5.1.3 剛體入水的響應分析
    5.2 彈性楔形體入水的數(shù)值模擬
        5.2.1 流固耦合的實現(xiàn)過程
        5.2.2 計算模型及網格劃分
        5.2.3 邊界條件及參數(shù)設置
        5.2.4 彈性體入水的響應分析
    5.3 本章小結
第6章 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 展望
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文
致謝



本文編號：3839249