二维对称物体的入水冲击研究.doc

二维对称物体的入水冲击研究.doc: .
第八届全国流体力学学术会议
2014年9月18〜21日 甘肃兰州
文章编号：CSTAM2014-B01-0267
标题：二维对称物体的入水冲击研究
作者：陈庆民，吴宗成，王丑丑
单位：北京航空航天大学航空科学与工程学院流体所
Copyright © 2014版权所有中国力学学会
地址：北京市北四环西路 15 号 邮政编码:100190 Address: No. 15 Beisihuanxi Road, Beijing 100190
CSTAM2014-A26-Bxxxx
第八届全国流体力学学术会议 2014年9月18-21日甘肃 兰州
二维对称物体的入水冲击研究
陈庆民' ",吴宗成*,王丑丑*
*（流体所北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191）
摘要本文的研究对象为二维楔形体和圆柱，计算使用的是Fluent流体计算软件，入水的 运动过程借助udf和动网格技术，自由液面的模拟釆用vof方法。将计算结果与相关试验 值和计算值进行比较，来验证数值模拟的合理性与有效性，并对比较的结果，进行了相关 的分析总结，希望能为入水研究的工作提供一些参考。
1）作者简介：陈庆民，男，硕士生，1990年生，流体力学专业，目前就读于北京航空航天大学
Email： ******@
关键词动网格，自由液面，数值模拟
引言
结构体的入水冲击问题比较常见，在运动 员的跳水运动、轮船风浪里的航行及飞机水上 迫降的过程中都会遇到。因为冲击过程发生在 很短的时间历程内，且在入水冲击初期会产生 巨大的冲击载荷，所以这使得冲击问题研究起 来比较复杂而且有难度。
最早研究这类问题的是Von Karman,早在 1929年，他就采用了动量守恒和附加质量的简 单原理，对水上飞机降落时的浮筒进行冲击载 荷的研究⑴。1932年，Wagner针对二维楔形体 入水进行了研究，分析了入水初期的流场和入 水阻力［2］o 1953年，Melvin E在前人研究的基 础上，对椭圆形物体倾斜入水展开研究，给出 估算入水冲击压强分布的近似方法［3］= 1993年, Zhao等人总结了 Wagner的工作，提出了 一种研 究二维任意截面的物体入水冲击的数值计算方 法，这是一种考虑射流的非线性边界元法⑷。 1996年，Zhao和Faltinsen又进行了进一步的研 究，提出了二维截面入水冲击载荷计算的完全 非线性的数值方法，包括了流动从物体上的结 点分离和不包含流动分离的射流近似理论［讥 1999年，在Zhao的工作基础上，Mei等人通过 保角映射技术，对于一般的冲击问题，给出了 自己的一种数值计算方法回。
随着计算流体力学方法的不断进步发展， 现在已经可以对复杂自由液面问题进行求解。 对于复杂自由液面，有界面跟踪和界面捕捉两 类计算方法，前者的优点在于精度高，缺点是 不适用于液面有大变形的方法；后者优点是功 能强大，能处理复杂几何外形及波的破碎，缺 点是对于表面张力和粘性边界层占主导时精度 较低。对于后者，目前主要有mac方法和vof 方法。mac方法