基于能量分析对弹性圆柱壳冲击入水的数值研究

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• 论文作者：汪滨 ; 屈秋林 ; 刘沛清 ; 文学良 ; 王晋军
• 年：2016
• 作者机构：北京航空航天大学航空科学与工程学院;北京航空航天大学流体力学教育部重点实验室;
• 论文关键词：入水冲击 ; 流固耦合 ; 弹性圆柱壳 ; 能量
• 会议召开时间：2016-10-20
• 会议录名称：第九届全国流体力学学术会议论文摘要集
• 语种：中文
• 分类号：O352
• 学会代码：AGLU
• 会议名称：第九届全国流体力学学术会议
• 会议地点：中国江苏南京
• 主办单位：中国力学学会流体力学专业委员会
• 学会名称：中国力学学会
• 页数：1
• 文件大小：31k
• 原文格式：O
• 会议级别：全国

摘要

弹性圆柱壳入水是一个典型的水弹性问题,这一耦合过程是圆柱壳下方的水流场及圆柱壳变形共同决定的。本文采用结构与流场双向耦合方式对圆柱壳入水进行数值求解,结构部分的求解采用有限元法,流场部分求解采用有限体积法。通过与实验结果对比,验证了本文数值方法的可靠性;基于冲击过程中结构体、流场域的能量变化将冲击入水过程划分为能量输入、能量震荡、能量耗散三个阶段。结合不同阶段的流场参数及结构体变形对整个入水过程进行了宏观与微观上的详细分析。能量输入阶段,结构体受水面冲击发生弹性变形,动能减小、弹性势能增加,流场域能量由自由液面向四周扩散,动能增加,自由液面无明显抬升;能量震荡阶段,结构体弹性势能、动能与流场域动能不断相互转化且震荡特征明显,自由液面有明显抬升;能量耗散阶段,随着入水深度的增加,结构体入水速度、最大弹性变形及与流场域的动能减小,能量耗散明显。

引文