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摘要
针对未来海上平台发射的大口径平头回转体高速入水过载问题,为了探究柱体头部圆倒角大小对柱体垂直入水的动力学响应,使圆倒角平头柱体外形设计满足高速入水强度要求,文中通过入水载荷及空泡验证了任意拉格朗日-欧拉(ALE)算法计算此类问题的正确性。并应用该算法对速度为300m/s的不同倒角柱体垂直入水进行数值仿真,得到其入水冲击作用下的动力学响应。通过对入水过程中柱体速度和加速度的分析,得出如下结论:入水初期,随着柱体头部倒角的增大,速度的衰减越来越小;柱体入水时受到的冲击加速度会出现振荡;一定尺寸的圆倒角能有效减小柱体入水时的冲击加速度,球头柱体入水的冲击加速度峰值最小,在数值上不到平头柱体的1/10;平头柱体垂直入水的载荷峰值与其头部圆顶面积呈线性正相关。以上方法及结论可为柱状结构体入水冲击过程研究以及高速入水回转体外形设计提供一定参考。
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