水漂動力學建模與仿真.pdf

1、水漂現(xiàn)象是生活中常見的物理現(xiàn)象，近年來在工程領域中積聚了許多類似于水漂現(xiàn)象的工程問題亟待解決，水漂問題值得人們關注。目前，水漂問題的理論研究工作尚待建立，實驗工作也剛剛開展。對于水漂體水中階段的水動力問題以及彈跳動力學特性有待進一步研究和解決。本文通過理論建模、數(shù)值計算和動力學特性分析相結合的方法對水漂體的水動力以及連續(xù)彈跳動力學特性進行了深入研究，一下為本文的主要研究內(nèi)容和成果：
　?。?）為解決水漂體水中階段水動力問題，分別使

2、用了兩種不同的理論建立了水漂體的力學模型。首先，以Von Karman楔形體入水沖擊理論為基礎，建立了平板傾斜入水沖擊力模型。其次，根據(jù)平板滑行理論建立了平板的滑水力模型。最后，通過數(shù)值計算對兩種力學模型進行了相關特性的比較，并建立3自由度水漂動力學模型，對兩種力學模型進行了仿真驗證。
　?。?）建立了6自由度的水漂物理模型，根據(jù)Lagrange方程推導了水漂動力學方程，全面的描述了水漂體整個過程的運行姿態(tài)和運行軌跡。由于運動方程

3、的復雜性不便于后續(xù)的分析處理，因此對水漂體的運動方程進行了相應的簡化整理。最后對水漂體可能的運動狀態(tài)進行了預測和分類，對相應運動狀態(tài)下的參數(shù)進行了調(diào)整。
　?。?）對水漂動力學方程進行了數(shù)值求解得到了水漂體全過程的軌跡和姿態(tài)參數(shù)。通過對軌跡和姿態(tài)參數(shù)的分析，得到了水漂體彈跳動力學特性以及連續(xù)彈跳的形成機理。并與文獻實驗數(shù)據(jù)進行了比較，驗證了動力學模型的合理性。
　　研究結果顯示：入水攻角和高速自旋對水漂體的運行軌跡有較大影響