艏外飄型船舶入水砰擊的二維SPH模擬.pdf

1、當(dāng)船舶在惡劣海況下行駛時,常會發(fā)生砰擊現(xiàn)象,砰擊發(fā)生時,船體的受砰擊部位可能會受到損傷,嚴重的砰擊還可能會引起船體振動甚至折斷。故準確地預(yù)報船舶受到的砰擊壓力是水動力學(xué)研究的前沿課題。
　　由于砰擊問題具有非定常性以及砰擊時自由表面大變形甚至破碎,準確地預(yù)報船舶受到的砰擊壓力并不容易。鑒于處理自由表面的大變形過程則是 SPH方法最大的優(yōu)點,因此本文采用SPH方法模擬具有代表性的二維外飄型船體物體入水問題,給出了外飄型船體的入水砰擊

2、的數(shù)值模擬結(jié)果。
　　本文的主要工作為:
　　1.采用并行化單相SPH程序模擬了楔形體入水初期過程。對比了計算及實驗的邊界壓力分布及楔形體受力情況,對人工粘性項、密度重新初始化公式和邊界處理方法等各種數(shù)值處理技術(shù)進行了測試,通過算例對計算程序進行了驗證。應(yīng)用SPH方法對兩種具有代表性的船體剖面具有不同速度與傾角的入水砰擊過程進行了數(shù)值模擬,并對比實驗與邊界元方法的結(jié)果作出了分析。
　　2.數(shù)值模擬結(jié)果表明,在低速、剖面

3、曲率變化較小的情況下,單相的SPH方法對外飄型船體入水砰擊的二維數(shù)值模擬具有較好的結(jié)果。在速度增大或具有較大傾角入水的情況下,砰擊過程會變得復(fù)雜。在初次砰擊發(fā)生后自由表面會與船體表面分離,而后飛濺出的射流會在外飄部分發(fā)生第二次甚至多次砰擊。此時流體自由表面會在船體表面閉合,中間有空穴,對于包于空穴中氣相的部分的壓強變化規(guī)律,單相SPH的方法則不能很好地解決,然而,優(yōu)于基于相似解的邊界元方法的是,單相的SPH方法可以很好地再現(xiàn)二次砰擊現(xiàn)象