基于SPH-FEM耦合方法的回转体高速入水数值研究

作     者：高英杰 刚旭皓 GAO Ying-jie;GANG Xu-hao

作者机构：中国船级社青岛分社山东青岛266071 中国船舶科学研究中心江苏无锡214082 

出 版 物：《舰船科学技术》 (Ship Science and Technology)

年 卷 期：2022年第44卷第17期

页      面：6-11页

学科分类：082601[工学-武器系统与运用工程] 08[工学] 0826[工学-兵器科学与技术] 

主　　题：高速入水 流固耦合 FME-SPH耦合算法 冲击载荷 

摘      要：结构高速入水涉及非定常、可压缩、湍流以及多介质耦合作用等过程,具有强非线性的特点,长期以来一直是研究的难点问题。本文以平头锥回转体为研究对象,针对入水撞击和开空泡阶段的流固耦合问题,采用光滑粒子流体动力学(SPH)和有限元方法 (FEM)耦合方法建立回转体入高速入水流固耦合计算模型,进行100 m/s初速度条件下回转体垂直入水数值计算并对方法的有效性进行验证。结果表明,该方法可以有效解决入水冲击流固耦合数值仿真中由于液体介质不连续变形导致的计算适应性问题,可以有效捕捉入水过程中液面变形和飞溅情况,计算得到回转体高速入水过程中的运动特性、压力峰值、结构动态响应以及空泡形态情况,分析不同入水速度对入水过程的影响,研究结果可为结构物高速入水设计提供技术支撑。