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S-175船关键剖面的入水砰击模拟

哈尔滨工程大学学报 2019年第6期40卷 1058-1064页

作者：何广华张子豪武雨嫣荆芃霖哈尔滨工业大学(威海)船舶与海洋工程学院

为了对实际船舶在恶劣海况下的入水砰击载荷进行精确的预报和分析,模型根据S-175集装箱船的横剖线图,分别对船艏、船舯、船艉建立了实尺度的船体剖面模型,选用软件LS-DYNA对3种关键剖面进行了数值模拟。采用显式有限元方法和任意拉格朗... 详细信息

为了对实际船舶在恶劣海况下的入水砰击载荷进行精确的预报和分析,模型根据S-175集装箱船的横剖线图,分别对船艏、船舯、船艉建立了实尺度的船体剖面模型,选用软件LS-DYNA对3种关键剖面进行了数值模拟。采用显式有限元方法和任意拉格朗日-欧拉算法,有效地对物质结构边界的运动进行了跟踪。为了验证该数值模型的可靠性和精确性,对二维楔形体进行了数值模拟,其结果与试验数据吻合较好。以已有研究中实际船舶不同剖面处的下沉速度作为参考速度,对3种剖面分别进行了入水砰击模拟。该研究结果对S-175集装箱船砰击载荷的预报以及船型优化具有一定的参考价值。

关键词：集装箱船实尺度关键剖面入水砰击 LS-DYNA软件有限元方法任意拉格日-欧拉算法载荷预报

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计及气垫效应的曲面楔形体入水砰击研究

中国造船 2023年第1期64卷 87-98页

作者：吴巧瑞张珍陈明辉谢永和郁惠民浙江海洋大学船舶与海运学院舟山316022 浙江海洋大学海洋工程装备学院舟山316022

考虑不同的底边形状对楔形体入水砰击的影响,对平板自由落水的砰击问题进行数值模拟分析,将数值计算结果与试验结果进行对比,验证了该数值方法的有效性。在此基础上,探究不同下落高度和不同底边形状对楔形体入水砰击的影响。分析和对比... 详细信息

考虑不同的底边形状对楔形体入水砰击的影响,对平板自由落水的砰击问题进行数值模拟分析,将数值计算结果与试验结果进行对比,验证了该数值方法的有效性。在此基础上,探究不同下落高度和不同底边形状对楔形体入水砰击的影响。分析和对比不同参数的楔形体入水过程中的加速度以及砰击压力的变化,表明初始高度对砰击压力峰值的影响较大,外凸型楔形体的砰击压力主要集中在底部,而内凹型楔形体整体所受的砰击压力较为均匀。

关键词：入水砰击气垫效应楔形体底边形状

楔形体入水砰击问题研究与流场结构演变的POD分析

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中国造船 2019年第2期60卷 36-49页

作者：佘文轩周广利郭春雨孙守超宋妙妍吴铁成哈尔滨工程大学船舶工程学院

为了研究结构物入水砰击现象,以楔形体为研究对象,进行垂直入水砰击试验,采用时间分辨的粒子图像测速技术(TR-PIV)对楔形体入水砰击流场进行了细致的测量,同时应用流体体积函数法(VOF)和重叠网格技术对这一物理现象进行了相应的数值计算... 详细信息

为了研究结构物入水砰击现象,以楔形体为研究对象,进行垂直入水砰击试验,采用时间分辨的粒子图像测速技术(TR-PIV)对楔形体入水砰击流场进行了细致的测量,同时应用流体体积函数法(VOF)和重叠网格技术对这一物理现象进行了相应的数值计算,采用本征正交分解方法(POD)对TR-PIV测量的瞬态结果进行分解,提取流场中含能大尺度的主要流动结构,并依据低阶空间模态进行流场重构.结果表明:本试验装置具有良好的试验可重复性和精确性;楔形体宏观运动响应和TR-PIV测量结果与数值模拟结果吻合较好;POD分解得到的空间模态表明前4阶空间模态占总湍动能的81%,楔形体入水砰击过程中大尺度流动结构从楔形体壁面逐渐向堆积区域转移;低阶POD模态可以很好地重构流场,选择适当的POD模态进行流场重构可以有效去除TR-PIV流场测量结果中的噪声.

关键词：楔形体入水砰击 TR-PIV VOF 重叠网格 POD

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半潜式平台立柱入水砰击特性数值模拟

哈尔滨工程大学学报 2019年第3期40卷 623-627,633页

作者：王树义王志东凌宏杰江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212000

为了探讨了入水砰击面压力空间分布规律,本文基于冲量入水砰击理论,建立了包含结构-水-空气三者耦合的数值计算模型,开展了半潜式平台立柱入水砰击载荷与入水角度和速度之间关系的研究。研究结果表明:砰击压力的大小与分布与入水角度和... 详细信息

为了探讨了入水砰击面压力空间分布规律,本文基于冲量入水砰击理论,建立了包含结构-水-空气三者耦合的数值计算模型,开展了半潜式平台立柱入水砰击载荷与入水角度和速度之间关系的研究。研究结果表明:砰击压力的大小与分布与入水角度和结构物入水面的空间位置密切相关,入水速度对其也存在有一定影响。数值计算的结果可以实现立柱砰击载荷的快速预报,对实际工程中平台立柱体结构的安全性评估具有指导意义。

关键词：平台立柱入水砰击空气垫砰击压力系数空间分布

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二维楔形体入水砰击仿真研究

上海交通大学学报 2007年第9期41卷 1425-1428页

作者：陈震肖熙上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200030

基于数值仿真的方法对二维刚性楔形体的入水砰击问题进行了研究.建立了包含气水流场的二维有限元模型,考虑空气、重力等因素在砰击过程中的影响,研究了流场的自由液面、压力和速度等物理量的变化情况.对不同入水角的楔形体入水的砰击压... 详细信息

基于数值仿真的方法对二维刚性楔形体的入水砰击问题进行了研究.建立了包含气水流场的二维有限元模型,考虑空气、重力等因素在砰击过程中的影响,研究了流场的自由液面、压力和速度等物理量的变化情况.对不同入水角的楔形体入水的砰击压力峰值系数进行了计算,分析压力峰值的变化规律.结果表明,楔形体入水砰击压力峰值系数不仅与入水角度有关,而且与入水速度也有很大的关系.

关键词：楔形体入水砰击自由液面压力预报

基于OpenFOAM的结构体入水砰击问题的研究

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中国造船 2022年第2期63卷 84-94页

作者：孙士艳魏姗姗江苏科技大学船舶与海洋工程学院镇江212100

研究重力作用下不同底升角的单圆锥体和双圆锥体垂向入水过程中的砰击压力分布。用OpenFOAM建立基于黏流理论的CFD数值模型,在锥体表面设置监测点,得到不同速度下圆锥体入水时的自由液面形状和锥面上的压力分布,并分析它们与圆锥体底升... 详细信息

研究重力作用下不同底升角的单圆锥体和双圆锥体垂向入水过程中的砰击压力分布。用OpenFOAM建立基于黏流理论的CFD数值模型,在锥体表面设置监测点,得到不同速度下圆锥体入水时的自由液面形状和锥面上的压力分布,并分析它们与圆锥体底升角和入水速度的关系。研究结果表明:重力和底升角对砰击压力有较为明显的影响;在入水过程中双圆锥体之间相互干扰,锥面上压力增大。

关键词： OpenFOAM 双锥体重力影响黏流入水砰击

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二维物体入水砰击问题的理论方法研究

船舶力学 2017年第4期21卷 383-389页

作者：寇莹王宝寿陈玮琪中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

入水问题的研究在水动力学和海洋工程等领域有着重要的现实意义。文章采用Wagner模型的思想,将其中的相当平板理论改为椭圆拟合,得到了不同斜升角的二维楔形体匀速入水时的湿表面无量纲压力分布和砰击力,并与其它理论方法和数值计算结... 详细信息

入水问题的研究在水动力学和海洋工程等领域有着重要的现实意义。文章采用Wagner模型的思想,将其中的相当平板理论改为椭圆拟合,得到了不同斜升角的二维楔形体匀速入水时的湿表面无量纲压力分布和砰击力,并与其它理论方法和数值计算结果相比较。椭圆拟合方法得到的压力分布在楔形体斜升角较小时与数值计算结果吻合良好,砰击力与数值计算结果在较大斜升角的情况下仍然很接近,比其它理论方法的适用范围更广,可以作为工程上估算砰击力大小的一种新方法。

关键词：入水砰击 Wagner方法椭圆拟合

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基于重叠网格法的结构物入水砰击研究

中国造船 2022年第1期63卷 102-112页

作者：吴巧瑞陈明辉张珍邵菲谢永和浙江海洋大学船舶与海运学院舟山316022 浙江海洋大学海洋工程装备学院舟山316022 中国舰船研究设计中心武汉430064

采用重叠网格法,对楔形体的入水砰击问题进行模拟。将数值计算结果与试验数据比较,验证了该数值方法的有效性;在此基础之上,探究斜升角、初始速度和下落高度对楔形体入水砰击的影响。初始速度和高度对楔形体入水过程中初次砰击压力峰值... 详细信息

采用重叠网格法,对楔形体的入水砰击问题进行模拟。将数值计算结果与试验数据比较,验证了该数值方法的有效性;在此基础之上,探究斜升角、初始速度和下落高度对楔形体入水砰击的影响。初始速度和高度对楔形体入水过程中初次砰击压力峰值的影响很大。随着入水深度的增加,气体逸出,出现二次峰值;当斜升角大于等于30°时,最大砰击压力出现在楔形体底端附近。此外,速度对二次砰击峰值的影响要比斜升角的影响大。

关键词：入水砰击重叠网格法数值方法楔形体

基于TR-PIV的刚性楔形体入水砰击载荷研究

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华中科技大学学报（自然科学版） 2019年第3期47卷 31-37页

作者：周广利佘文轩郭春雨吴铁成哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001

针对物体入水问题,提出了一种基于时间解析粒子图像测速(TR-PIV)技术的刚性楔形体入水砰击载荷评估方法.通过高频率的TR-PIV测试系统得到砰击瞬时流场的流动信息,以此为基础采用分块多路径积分方案求解不可压缩纳维-斯托克斯方程重构砰... 详细信息

针对物体入水问题,提出了一种基于时间解析粒子图像测速(TR-PIV)技术的刚性楔形体入水砰击载荷评估方法.通过高频率的TR-PIV测试系统得到砰击瞬时流场的流动信息,以此为基础采用分块多路径积分方案求解不可压缩纳维-斯托克斯方程重构砰击载荷.试验研究了刚性楔形体以垂直速度入水时的砰击载荷分布,并将试验结果与基于势流理论的二维楔形体入水问题解析解进行对比,验证了楔形体入水过程中基于TR-PIV技术进行砰击压力重构的准确性.结果表明:流场速度峰值主要分布在堆积区域,在砰击初期,该区域内流速迅速增加,约在10ms后流速逐渐降低并趋于平稳;压力场重构结果显示压力峰值同样始终分布在堆积区域,并沿着楔形体壁面向下迅速下降.

关键词：刚性楔形体入水砰击 PIV技术不可压缩N-S方程压力重构分块多路径积分方案