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摘要
入水问题一直是水动力学研究的一个热点,对入水问题的研究可以为船海工程中的船舶下水和兵器发射等实际问题提供有效的理论支撑。物体入水过程涉及到物体与水复杂的相互作用,物体入水瞬间伴随着自由面大幅度的骤变,还会有空泡等复杂现象出现,因此模拟入水问题是验证数值方法准确性的一种有说服力的手段。该文进行的主要工作是使用CFD计算平台naoe-FOAM-SJTU的重叠网格功能,模拟了圆柱入水过程。首先进行的是单圆柱入水的验证,分别对三种不同长径比的圆柱进行入水模拟,并与已有实验进行对比,结果显示圆柱位移的时历曲线和自由面"皇冠"形状都与实验结果吻合良好,验证了目前所使用的求解方法应用于圆柱入水问题时的正确性;随后再对双圆柱入水进行模拟,研究了圆柱间距和入水速度等变量对入水过程的运动特性和流场特征的影响,发现当圆柱入水速度增大时入水所受的砰击力会显著增大,当圆柱间距减小,双圆柱间会形成高压区域,对圆柱的水平受力增幅明显,高压区域对圆柱产生垂直向上的压力,减小圆柱在入水过程的垂向速度。
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单位上海交通大学; 建筑工程学院
