基于CFD的楔形体浅水入水砰击载荷分析

发布时间：2025-03-20 04:33

　　 为了研究楔形体入水砰击载荷特性,应用重叠网格法对入水砰击过程进行了数值模拟,计算了三种入水速度下楔形体的砰击压力值。通过与试验结果对比,验证了数值模拟方法的有效性。此外,通过改变水深,模拟有限水深情况下的入水砰击过程,探究水深对楔形体表面压力、下落速度及自由液面的影响。结果表明:浅水中水深方向的壁面效应会使得作用在楔形体上压力的增加,水深越小,作用在楔形体上的砰击压力越大;水中水深方向的壁面效应同时也使楔形体产生与下落方向相反的加速度,水深越小,反向加速度越大;相对于无限水深,浅水情况下的自由液面会有更大地升高。

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【部分图文】：

图1 楔形体模型

为保证数据的可靠性并尽量减小误差,在纵向长度中点处的环肋板与外底板交界处自下而上布置4个压力传感器,命名依次为P1、P2、P3,P4,位置如图1和图2所示(图中长度单位为:mm),数值模拟过程中监测对应点处的砰击载荷。图2楔形体剖面

图2 楔形体剖面

图1楔形体模型初始时刻楔形体位于空气域中,最低点距离自由液面的垂直高度h0=0,通过给楔形体施加一定的初始速度v0,可模拟不同落体高度h′下的模型落体试验,易知三者满足关系式:v=2g(h′-h0)。

图3 计算域划分

考虑到流场和结构模型的对称性,仅建立y>0的一半模型进行数值计算,如图3所示。空气域高2m,宽5m,水域深5m,宽5m。流体域内的网格划分如图3所示。具体网格层次如图4所示。水表面网格区域设置为水面上下0.1m的区域,并对水表面网格进行相应加密,以捕获相关的流体细节。重....

图4 由里到外网格层次分布图

图3计算域划分2.2网格收敛性分析

本文编号：4037392