氣囊結(jié)構(gòu)落水砰擊瞬態(tài)流固耦合特性研究.pdf

1、近些年來，在船舶與海洋工程領(lǐng)域結(jié)構(gòu)物入水問題的研究越來越受到關(guān)注，準確的預測入水彈道以及入水產(chǎn)生的砰擊載荷是關(guān)鍵技術(shù)之一。在結(jié)構(gòu)物入水過程中，與水面接觸瞬間會產(chǎn)生很大的砰擊載荷，載荷對結(jié)構(gòu)的沖擊有可能導致結(jié)構(gòu)的破壞，也將影響著結(jié)構(gòu)物入水后的入水彈道和運動軌跡。本文采用耦合歐拉-拉格朗日(CEL)方法對結(jié)構(gòu)物的入水載荷進行研究，利用數(shù)值仿真的方法分析了圓柱體入水的沖擊載荷變化、入水軌跡的變化規(guī)律，同時也提出了帶氣囊圓柱體的入水方法，并進行

2、了入水砰擊載荷以及氣囊對圓柱體入水的影響規(guī)律分析，為船舶與海洋結(jié)構(gòu)物的結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化提供技術(shù)支持。
　　首先，建立了圓柱體入水沖擊數(shù)值模型以及圓球體入水數(shù)值模型，應用 CEL數(shù)值模擬方法對圓柱體入水沖擊載荷以及入水空泡性能進行了模擬研究，并與實驗值對比，驗證了數(shù)值模型的準確性。
　　其次，針對圓柱體在垂直落水過程中，得到不同落水速度對圓柱體落水沖擊的影響規(guī)律。在圓柱體在入水過程中，分析了俯仰角對入水沖擊的影響，適宜的俯仰角會

3、降低入水沖擊作用。最后研究了圓柱體的頭部形狀對其入水沖擊載荷的影響規(guī)律，提取了不同頭型沖擊加速度的時歷曲線，對降低入水過程的沖擊加速度峰值進行機理性研究。
　　再次，建立了圓柱體帶氣囊落水的理論計算模型，通過理論計算分析了圓柱體帶氣囊落水過程中的砰擊力與落水速度的關(guān)系，以及與氣囊的體積和個數(shù)的關(guān)系。同時通過數(shù)值模擬研究了圓柱體帶氣囊落水過程與圓柱體單獨落水過程進行對比，分析了氣囊對對圓柱體落水過程的影響規(guī)律。最后分析了不同的落水速