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摘要
内孤立波常发生于海洋密度跃层,因其峰高谷深、携带能量巨大,在传播过程中会导致跃层上下的海水流动呈现剪切状态,并引起突发性的强流.潜体在水下悬停时极有可能会遭遇内孤立波,由于内孤立波的流场特性,置于跃层上下的悬浮潜体所产生运动响应和水动力载荷变化不尽相同,甚者会出现掉深现象.为探究潜深对波体耦合作用的影响,基于不可压缩N-S方程和mKdV理论,采用速度入口造波,结合重叠网格技术和流固耦合方法,建立了分层流中内孤立波耦合水下潜体多自由度运动的数值模型,通过该模型分析了不同潜深下悬浮潜体的运动响应和载荷特性.结果表明:在内孤立波作用下,位于密度跃层上方和跃层中的潜体顺着波的前进方向运动,先下沉后抬升,位于跃层下方的潜体则会逆流持续下沉;潜体与波面的垂向距离越小,对其纵荡、垂荡和速度的影响越显著,而位于密度跃层中的潜体在分界面处沿着波形运动,其运动响应和载荷变化受影响较小;潜体在跃层上、下流体中所受水平力的方向相反,水平力峰值小于垂向力峰值,且位于跃层下方的潜体一直受到低头力矩,最终导致掉深.
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单位西北工业大学; 武汉第二船舶设计研究所
