基于流固耦合的水翼涡激振动数值研究
发布时间：2021-10-31 10:17
近些年,随着船舶行业的发展,水面舰艇和潜艇航速得到极大提升,水弹性振动对船体强度以及疲劳寿命产生的影响已引起了造船界的广泛关注。减摇鳍、水翼艇中的水翼,潜艇中的舵翼等舰艇中的翼型结构部件,如若设计不当,在流场中高速运动时将会产生有害的涡激颤振,甚至导致结构的破坏。因此利用水弹性的研究结果分析粘性流体通过翼型振荡物的振动问题具有重要意义。水翼振动是典型的水弹性问题,是水动力学和弹性力学的交叉学科,要考虑水动力、弹性力和惯性力三种力的耦合作用,把水动力方程和弹性力学方程耦合起来求解。以理论系统较为成熟的气动弹性力学入手,推导出二维水翼的Theodorsen理论解进而求解理论的水弹性不稳定边界,然而二维理论模型是在薄翼、势流理论等简化条件下求得的,难以满足工程需要。随着计算模型的复杂化、以及计算方法和硬件设施的提升,数值仿真逐渐成为主流。数值方法包括非耦合方法、弱耦合和强耦合等,常用的处理方法有直接对水翼结构进行双向流固耦合计算,得到时域上的振动情况,这种方法的缺点是计算成本大,且对动网格的处理方法上要求很高。然而水翼作为刚体,在水中的振动幅度并不是很大,对流场的影响十分有限,因此目前的处理...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
线性理论中的薄翼模型
图 2-3 偶极子分布产生的诱导速度Figure 2-3 Induced velocity generated by dipole ξ 轴对称处微元，求出微段上汇分布对 P 点的诱导sin4sin sin2 2aCdv ddqC P 点的诱导速度投影到映象圆表面上法向和切向上cos cos2 2sin sin2 2rdq dq dqdq dq dq 意一对偶极子分布对 P 点的诱导速度可表示为：
如图 2-2 所示，在平板翼以及平板翼后沿上 C /2 x , y 0区域）分布涡层，以模拟平板板作保角变换映射到 ζ平面，总环量为零，所以圆内相反，且满足翼面无穿透条件，即点涡分布对圆上任0。在尾迹中任取一点涡，则圆内必定存在一个与之使其满足以上条件。求解涡层密度对圆上任一点 P 的诱导速度 ( , )rq q q ，为-Г，圆内与之对应的点 B (ξ1，0），环量为 Г。图、AP 长度，θ 、θ1、θ2分别为 OP、BP、AP 与 ξ 轴涡和尾涡对点 P 的诱导速度为：2 2 1 12 22 12 2 1 12 22 1cos( ) cos( )[ ]2sin( ) sin( )[ ] 02rr rqr rr rqr r
【参考文献】：
期刊论文
[1]三体船波浪设计载荷的三维时域水弹性理论研究[J]. 任慧龙,陈亮亮,李辉,张楷宏. 哈尔滨工程大学学报. 2016(01)
[2]绕弹性水翼非定常流动的动力响应计算研究[J]. 王建东,刘影,吴钦. 车辆与动力技术. 2014(04)
[3]绕振荡水翼流动及其转捩特性的数值计算研究[J]. 吴钦,王国玉,黄彪. 力学学报. 2014(01)
[4]基于SPH方法与ALE方法的圆盘水漂对比研究[J]. 华厦,邹恒,徐鹏,赖豪杰,朱峰,朱卫华. 科学技术与工程. 2013(02)
[5]基于模型试验与三维水弹性理论的船舶波激振动响应研究[J]. 汪雪良,顾学康,胡嘉骏. 船舶力学. 2012(08)
[6]基于显式有限元方法的二维楔形刚体入水砰击载荷并行计算预报[J]. 骆寒冰,吴景健,王珊,徐慧. 船舶力学. 2012(08)
[7]近自由面三维振动水翼的水动力分析[J]. 陈庆任,叶恒奎,杨向晖,王曦. 华中科技大学学报(自然科学版). 2011(10)
[8]海洋立管涡激振动的流固耦合模拟计算[J]. 赵鹏良,王嘉松,蒋世全,许亮斌. 海洋技术. 2010(03)
[9]船舶水弹性力学理论的研究进展[J]. 田超,吴有生. 中国造船. 2008(04)
[10]近水面水翼影响的船舶兴波时域计算研究[J]. 李国安,叶恒奎. 船舶力学. 2006(01)
博士论文
[1]二元机翼颤振及其主动控制的研究[D]. 王囡囡.中国矿业大学 2013
硕士论文
[1]潜艇流噪声与流固耦合作用下流激噪声的数值模拟[D]. 江文成.上海交通大学 2013
[2]围壳结构流激振动噪声特性研究[D]. 侯本龙.哈尔滨工程大学 2011
[3]围壳结构声辐射机理研究[D]. 郑杨.哈尔滨工程大学 2009
本文编号：3467949
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
线性理论中的薄翼模型
图 2-3 偶极子分布产生的诱导速度Figure 2-3 Induced velocity generated by dipole ξ 轴对称处微元，求出微段上汇分布对 P 点的诱导sin4sin sin2 2aCdv ddqC P 点的诱导速度投影到映象圆表面上法向和切向上cos cos2 2sin sin2 2rdq dq dqdq dq dq 意一对偶极子分布对 P 点的诱导速度可表示为：
如图 2-2 所示，在平板翼以及平板翼后沿上 C /2 x , y 0区域）分布涡层，以模拟平板板作保角变换映射到 ζ平面，总环量为零，所以圆内相反，且满足翼面无穿透条件，即点涡分布对圆上任0。在尾迹中任取一点涡，则圆内必定存在一个与之使其满足以上条件。求解涡层密度对圆上任一点 P 的诱导速度 ( , )rq q q ，为-Г，圆内与之对应的点 B (ξ1，0），环量为 Г。图、AP 长度，θ 、θ1、θ2分别为 OP、BP、AP 与 ξ 轴涡和尾涡对点 P 的诱导速度为：2 2 1 12 22 12 2 1 12 22 1cos( ) cos( )[ ]2sin( ) sin( )[ ] 02rr rqr rr rqr r
【参考文献】：
期刊论文
[1]三体船波浪设计载荷的三维时域水弹性理论研究[J]. 任慧龙,陈亮亮,李辉,张楷宏. 哈尔滨工程大学学报. 2016(01)
[2]绕弹性水翼非定常流动的动力响应计算研究[J]. 王建东,刘影,吴钦. 车辆与动力技术. 2014(04)
[3]绕振荡水翼流动及其转捩特性的数值计算研究[J]. 吴钦,王国玉,黄彪. 力学学报. 2014(01)
[4]基于SPH方法与ALE方法的圆盘水漂对比研究[J]. 华厦,邹恒,徐鹏,赖豪杰,朱峰,朱卫华. 科学技术与工程. 2013(02)
[5]基于模型试验与三维水弹性理论的船舶波激振动响应研究[J]. 汪雪良,顾学康,胡嘉骏. 船舶力学. 2012(08)
[6]基于显式有限元方法的二维楔形刚体入水砰击载荷并行计算预报[J]. 骆寒冰,吴景健,王珊,徐慧. 船舶力学. 2012(08)
[7]近自由面三维振动水翼的水动力分析[J]. 陈庆任,叶恒奎,杨向晖,王曦. 华中科技大学学报(自然科学版). 2011(10)
[8]海洋立管涡激振动的流固耦合模拟计算[J]. 赵鹏良,王嘉松,蒋世全,许亮斌. 海洋技术. 2010(03)
[9]船舶水弹性力学理论的研究进展[J]. 田超,吴有生. 中国造船. 2008(04)
[10]近水面水翼影响的船舶兴波时域计算研究[J]. 李国安,叶恒奎. 船舶力学. 2006(01)
博士论文
[1]二元机翼颤振及其主动控制的研究[D]. 王囡囡.中国矿业大学 2013
硕士论文
[1]潜艇流噪声与流固耦合作用下流激噪声的数值模拟[D]. 江文成.上海交通大学 2013
[2]围壳结构流激振动噪声特性研究[D]. 侯本龙.哈尔滨工程大学 2011
[3]围壳结构声辐射机理研究[D]. 郑杨.哈尔滨工程大学 2009
本文编号：3467949
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