基于双向流固耦合模型的溃坝水流数值模拟

作     者：王春正 孙亮 黄玲玲 陈丽芬 WANG Chun-zheng;SUN Liang;HUANG Ling-ling;CHEN Li-fen

作者机构：武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉430063 大连理工大学港口海岸及近海工程国家重点实验室大连116024 大连市海洋可再生能源重点实验室大连116024 

出 版 物：《科学技术与工程》 (Science Technology and Engineering)

年 卷 期：2023年第23卷第26期

页      面：11090-11097页

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 080103[工学-流体力学] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(52171275,51961125103,52001053) 辽宁省自然科学基金联合基金(2021-KF-16-03) 

主　　题：流固耦合 溃坝水流 几何流体体积法 代数流体体积法 

摘      要：弹性结构在运动流体的作用下会产生动力响应,对结构本身的安全性和耐久性都提出了更高的要求。使用开源计算流体力学软件OpenFOAM和开源计算固体力学软件CalculiX建立双向流固耦合模型,对溃坝水流冲击刚性结构和弹性结构的过程进行了数值模拟。首先对比了代数流体体积法和几何流体体积法在分析溃坝水流冲击刚性结构时的精度,结果表明几何流体体积法能够更为准确地模拟剧烈变化的自由液面。进一步采用几何流体体积法对溃坝水流冲击弹性结构的双向耦合问题进行了分析,弹性结构的动力响应和自由液面的分析结果与前人的数值结果吻合良好,表明目前的数值模型可以应用到实际工程的流固耦合分析中。