自由液面下水力增阻器阻力特性及結(jié)構(gòu)強度分析.pdf

1、水力增阻器是一個利用水的阻力來實現(xiàn)高速運動物體減速的裝置。水力增阻器高速沖到水中并在自由面上運行是一個高度復(fù)雜的三維流動問題。其壁面不規(guī)則，曲率變化大，空間扭曲程度大，受到來流的強烈沖擊，增阻器壁面會發(fā)生形變，這是一個典型的流固耦合問題。本文應(yīng)用FLUENT軟件對增阻器周圍流場進行分析，通過ANSYS軟件參數(shù)化設(shè)計語言實現(xiàn)流場與增阻器壁面的流固耦合分析。主要工作如下： (1)根據(jù)水力增阻器的結(jié)構(gòu)特點和運行工況，建立了在直角坐標系下

2、其物理模型和三維紊流數(shù)學模型。同時對數(shù)值方程的離散、控制方程的求解、初始邊界條件、自由面重構(gòu)等問題進行了深入的研究，為水力增阻器在自由面附近的運動分析奠定理論基礎(chǔ)。 (2)采用RANS方程和RNG 湍流模型，基于VOF方法模擬了增阻器從入流到出流的動態(tài)過程，其流場分布符合經(jīng)典流體動力學理論，模擬結(jié)果與實際觀測到的物理現(xiàn)象相符合。 (3)對該類增阻器在自由面附近不同浸深、不同來流速度下阻力、升力特性進行了數(shù)值仿真計算，通過阻力

3、系數(shù)、升力系數(shù)經(jīng)驗公式能夠預(yù)測增阻器所能提供的最大阻力值、最大升力值，節(jié)約計算時間和試驗成本，對增阻器的設(shè)計以及阻力預(yù)報提供參考依據(jù)。 (4)使用APDL參數(shù)化設(shè)計語言，將增阻器在FLUENT軟件中計算得到壁面上的水壓力施加到ANSYS有限元模型上，實現(xiàn)流體和結(jié)構(gòu)的順序耦合。在ANSYS軟件平臺上對增阻器進行結(jié)構(gòu)分析，得到了增阻器壁面在不同工況下的應(yīng)力場分布和變形情況，計算結(jié)果有助于增阻器的實際工程應(yīng)用及安全運行。 本文的