艏外飄型船舶入水砰擊的二維SPH模擬.pdf

1、當(dāng)船舶在惡劣海況下行駛時(shí),常會(huì)發(fā)生砰擊現(xiàn)象,砰擊發(fā)生時(shí),船體的受砰擊部位可能會(huì)受到損傷,嚴(yán)重的砰擊還可能會(huì)引起船體振動(dòng)甚至折斷。故準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)船舶受到的砰擊壓力是水動(dòng)力學(xué)研究的前沿課題。
　　由于砰擊問(wèn)題具有非定常性以及砰擊時(shí)自由表面大變形甚至破碎,準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)船舶受到的砰擊壓力并不容易。鑒于處理自由表面的大變形過(guò)程則是 SPH方法最大的優(yōu)點(diǎn),因此本文采用SPH方法模擬具有代表性的二維外飄型船體物體入水問(wèn)題,給出了外飄型船體的入水砰擊

2、的數(shù)值模擬結(jié)果。
　　本文的主要工作為:
　　1.采用并行化單相SPH程序模擬了楔形體入水初期過(guò)程。對(duì)比了計(jì)算及實(shí)驗(yàn)的邊界壓力分布及楔形體受力情況,對(duì)人工粘性項(xiàng)、密度重新初始化公式和邊界處理方法等各種數(shù)值處理技術(shù)進(jìn)行了測(cè)試,通過(guò)算例對(duì)計(jì)算程序進(jìn)行了驗(yàn)證。應(yīng)用SPH方法對(duì)兩種具有代表性的船體剖面具有不同速度與傾角的入水砰擊過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬,并對(duì)比實(shí)驗(yàn)與邊界元方法的結(jié)果作出了分析。
　　2.數(shù)值模擬結(jié)果表明,在低速、剖面

3、曲率變化較小的情況下,單相的SPH方法對(duì)外飄型船體入水砰擊的二維數(shù)值模擬具有較好的結(jié)果。在速度增大或具有較大傾角入水的情況下,砰擊過(guò)程會(huì)變得復(fù)雜。在初次砰擊發(fā)生后自由表面會(huì)與船體表面分離,而后飛濺出的射流會(huì)在外飄部分發(fā)生第二次甚至多次砰擊。此時(shí)流體自由表面會(huì)在船體表面閉合,中間有空穴,對(duì)于包于空穴中氣相的部分的壓強(qiáng)變化規(guī)律,單相SPH的方法則不能很好地解決,然而,優(yōu)于基于相似解的邊界元方法的是,單相的SPH方法可以很好地再現(xiàn)二次砰擊現(xiàn)象