二维楔形体入水砰击仿真研究 被引量：28

1

作者 陈震 肖熙 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期1425-1428,共4页

基于数值仿真的方法对二维刚性楔形体的入水砰击问题进行了研究.建立了包含气水流场的二维有限元模型,考虑空气、重力等因素在砰击过程中的影响,研究了流场的自由液面、压力和速度等物理量的变化情况.对不同入水角的楔形体入水的砰击压... 基于数值仿真的方法对二维刚性楔形体的入水砰击问题进行了研究.建立了包含气水流场的二维有限元模型,考虑空气、重力等因素在砰击过程中的影响,研究了流场的自由液面、压力和速度等物理量的变化情况.对不同入水角的楔形体入水的砰击压力峰值系数进行了计算,分析压力峰值的变化规律.结果表明,楔形体入水砰击压力峰值系数不仅与入水角度有关,而且与入水速度也有很大的关系. 展开更多

关键词 楔形体 入水砰击 自由液面 压力预报

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水陆两栖飞机船体着水载荷数值与试验分析 被引量：9

2

作者 褚林塘 孙丰 +2 位作者 廉滋鼎 焦俊 王明振 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第15期211-215,共5页

水陆两栖飞机的着水载荷是影响结构设计的主要因素之一。应用数值仿真与模型试验相结合的方法对船体着水载荷进行了研究。数值仿真建立了包含空气场的有限元模型,计算了不同船底截面形式、结构重量、入水速度下的楔形体局部砰击压力变... 水陆两栖飞机的着水载荷是影响结构设计的主要因素之一。应用数值仿真与模型试验相结合的方法对船体着水载荷进行了研究。数值仿真建立了包含空气场的有限元模型,计算了不同船底截面形式、结构重量、入水速度下的楔形体局部砰击压力变化及分布,并同模型试验结果进行了对比。结果表明,数值结果与模型试验值吻合良好,并得到了两种截面形式的压力分布规律,可为水陆两栖飞机船体构型的设计提供参考。 展开更多

关键词 水陆两栖飞机 楔形体 入水砰击 数值仿真 试验

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大尺度楔形体板架钢模落体试验和仿真研究 被引量：9

3

作者 陈小平 李军伟 +1 位作者 王辉 祁恩荣 《船舶力学》 EI 北大核心 2012年第10期1152-1163,共12页

采用模型试验和数值仿真的方法对不同刚度的大型楔形体板架钢模入水砰击进行了比较研究。建立了包含空气、水和弹性板架完全耦合的三维有限元模型,同时计及重力的影响。文中还对不同高度和刚度的弹性板架入水砰击进行了广泛的数值仿真,... 采用模型试验和数值仿真的方法对不同刚度的大型楔形体板架钢模入水砰击进行了比较研究。建立了包含空气、水和弹性板架完全耦合的三维有限元模型,同时计及重力的影响。文中还对不同高度和刚度的弹性板架入水砰击进行了广泛的数值仿真,并与模型试验进行了比较。结果表明:弹性效应对楔形体的砰击压力和结构应力响应有着不同程度的影响。 展开更多

关键词 模型试验 数值仿真 入水砰击 弹性效应

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砰击载荷下轻质波纹夹芯夹层板动力响应特性分析 被引量：8

4

作者 田媛 刘均 +1 位作者 汪浩 程远胜 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2016年第10期1299-1308,共10页

文章对轻质波纹夹芯夹层板(Light Weight Corrugated-Core Sandwich Plates,LWCCSP)在不同入水速度下(1-6 m/s)的流-固耦合非线性动力学行为进行了分析。建立了气—液—固三相数值模型,通过显式动力求解获得了轻质波纹夹芯夹层板砰击压... 文章对轻质波纹夹芯夹层板(Light Weight Corrugated-Core Sandwich Plates,LWCCSP)在不同入水速度下(1-6 m/s)的流-固耦合非线性动力学行为进行了分析。建立了气—液—固三相数值模型,通过显式动力求解获得了轻质波纹夹芯夹层板砰击压力的分布特点及结构变形规律,并与同等质量的加筋板在流固砰击下的非线性力学行为进行了对比,并研究了轻质波纹夹芯夹层板主要设计参数对其砰击响应的影响。研究结果表明,轻质波纹夹芯夹层板较同等质量的加筋板表现出更好的抗砰击性能;下面板厚度、芯层厚度的增加在一定范围内可以有效提高轻质波纹夹芯夹层板的抗砰击性能。 展开更多

关键词 轻质波纹夹芯夹层板 入水砰击 动态响应 LS-DYNA

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二维楔形体入水问题的数值和实验研究 被引量：7

5

作者 陈光茂 郑小波 +2 位作者 毋晓妮 张怀新 李晔 《舰船科学技术》 北大核心 2021年第1期53-60,共8页

船舶在极端波浪条件下会产生剧烈的砰击,瞬时产生的巨大作用力会造成船体结构的损坏,因此准确预估入水砰击过程非常重要。本文通过数值和实验,分析楔形体入水过程中运动、受力以及自由表面的变化情况,验证光滑粒子流体动力学(SPH)方法... 船舶在极端波浪条件下会产生剧烈的砰击,瞬时产生的巨大作用力会造成船体结构的损坏,因此准确预估入水砰击过程非常重要。本文通过数值和实验,分析楔形体入水过程中运动、受力以及自由表面的变化情况,验证光滑粒子流体动力学(SPH)方法在楔形体入水问题上的适用性和准确性,并使用此方法分析楔形体入水时楔形体斜升角和入水速度的影响。结果表明,光滑粒子流体动力学方法在解决入水问题上有很好的准确性,在楔形体受力和自由表面变形上与实验结果有很好的吻合度。通过计算发现,最大砰击力与楔形体斜升角的三次方成正比,与入水速度的二次方成正比,增大楔形体的斜升角和降低入水速度,都可有效减少入水砰击力。 展开更多

关键词 入水砰击 光滑粒子流体动力学 高速摄影 入水实验

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基于TR-PIV的刚性楔形体入水砰击载荷研究 被引量：7

6

作者 周广利 佘文轩 +1 位作者 郭春雨 吴铁成 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期31-37,共7页

针对物体入水问题,提出了一种基于时间解析粒子图像测速(TR-PIV)技术的刚性楔形体入水砰击载荷评估方法.通过高频率的TR-PIV测试系统得到砰击瞬时流场的流动信息,以此为基础采用分块多路径积分方案求解不可压缩纳维-斯托克斯方程重构砰... 针对物体入水问题,提出了一种基于时间解析粒子图像测速(TR-PIV)技术的刚性楔形体入水砰击载荷评估方法.通过高频率的TR-PIV测试系统得到砰击瞬时流场的流动信息,以此为基础采用分块多路径积分方案求解不可压缩纳维-斯托克斯方程重构砰击载荷.试验研究了刚性楔形体以垂直速度入水时的砰击载荷分布,并将试验结果与基于势流理论的二维楔形体入水问题解析解进行对比,验证了楔形体入水过程中基于TR-PIV技术进行砰击压力重构的准确性.结果表明:流场速度峰值主要分布在堆积区域,在砰击初期,该区域内流速迅速增加,约在10ms后流速逐渐降低并趋于平稳;压力场重构结果显示压力峰值同样始终分布在堆积区域,并沿着楔形体壁面向下迅速下降. 展开更多

关键词 刚性楔形体 入水砰击 PIV技术 不可压缩N-S方程 压力重构 分块多路径积分方案

原文传递

三维球鼻艏入水砰击研究 被引量：6

7

作者 陈震 肖熙 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2007年第4期61-64,共4页

基于有限体积法的数值仿真方法对三维球鼻艏的入水砰击问题进行了研究.建立包含气水流场的三维有限元模型,研究了入水过程中流场的自由液面的变化、空气层的作用、纵向曲率和纵向速度对入水压力的影响等问题.结果表明,数值计算仿真的方... 基于有限体积法的数值仿真方法对三维球鼻艏的入水砰击问题进行了研究.建立包含气水流场的三维有限元模型,研究了入水过程中流场的自由液面的变化、空气层的作用、纵向曲率和纵向速度对入水压力的影响等问题.结果表明,数值计算仿真的方法可以有效的模拟三维球鼻艏入水过程中自由液面和空气层的变化情况,在相同有效冲击角处球鼻艏的纵向曲率对砰击压力也有较大的影响. 展开更多

关键词 船舶 球鼻艏 有限体积法 纵向曲率 自由液面 入水砰击

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改进的移动粒子半隐式法模拟楔形体入水砰击 被引量：7

8

作者 余谦 张怀新 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2013年第6期9-15,90,共8页

移动粒子半隐式法(Moving-Particle Semi-Implicit Method,MPS)是一种新的基于拉格朗日(Lagrange)理念的无网格方法,适用于模拟自由液面的大变形和水流的喷射现象。用基于大涡模拟的改进MPS法首先模拟了矩形体的入水砰击,砰击压力的计... 移动粒子半隐式法(Moving-Particle Semi-Implicit Method,MPS)是一种新的基于拉格朗日(Lagrange)理念的无网格方法,适用于模拟自由液面的大变形和水流的喷射现象。用基于大涡模拟的改进MPS法首先模拟了矩形体的入水砰击,砰击压力的计算结果证明了这种方法的正确性,然后模拟了楔形体的匀速入水砰击,并与实验结果进行了对比,验证了大涡模拟改进MPS法在砰击问题中的适用性。 展开更多

关键词 改进的移动粒子半隐式(MPS)法 大涡模拟 楔形体 入水砰击

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HDPE楔形体入水砰击数值模拟及影响因素

9

作者 沈烈 赵薇 +1 位作者 隋江华 惠卓凡 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第16期56-63,共8页

针对高密度聚乙烯(HDPE)材料楔形体垂直入水砰击响应的问题,建立楔形体三维数值模型,采用ALE(任意拉格朗日欧拉)流固耦合数值计算方法开展数值模拟研究,分析不同入水速度、斜升角、板厚对楔形体入水冲击响应特性的影响。研究结果表明,... 针对高密度聚乙烯(HDPE)材料楔形体垂直入水砰击响应的问题,建立楔形体三维数值模型,采用ALE(任意拉格朗日欧拉)流固耦合数值计算方法开展数值模拟研究,分析不同入水速度、斜升角、板厚对楔形体入水冲击响应特性的影响。研究结果表明,随着入水速度的增加,楔形体加速度峰值增大且相同时间内入水方向位移也增大;楔形体两翼形变与楔形体板厚成反比,增大板厚可以有效减小楔形体的形变;随着斜升角的增大,楔形体所受砰击压力和加速度峰值均明显减小,但对两翼变形的影响不明显。研究成果可为HDPE船舶的工程设计及应用提供一定参考。 展开更多

关键词 HDPE楔形体 入水砰击 入水速度 板厚 斜升角

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楔形体入水砰击问题研究与流场结构演变的POD分析 被引量：6

10

作者 佘文轩 周广利 +3 位作者 郭春雨 孙守超 宋妙妍 吴铁成 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期36-49,共14页

为了研究结构物入水砰击现象,以楔形体为研究对象,进行垂直入水砰击试验,采用时间分辨的粒子图像测速技术(TR-PIV)对楔形体入水砰击流场进行了细致的测量,同时应用流体体积函数法(VOF)和重叠网格技术对这一物理现象进行了相应的数值计算... 为了研究结构物入水砰击现象,以楔形体为研究对象,进行垂直入水砰击试验,采用时间分辨的粒子图像测速技术(TR-PIV)对楔形体入水砰击流场进行了细致的测量,同时应用流体体积函数法(VOF)和重叠网格技术对这一物理现象进行了相应的数值计算,采用本征正交分解方法(POD)对TR-PIV测量的瞬态结果进行分解,提取流场中含能大尺度的主要流动结构,并依据低阶空间模态进行流场重构.结果表明:本试验装置具有良好的试验可重复性和精确性;楔形体宏观运动响应和TR-PIV测量结果与数值模拟结果吻合较好;POD分解得到的空间模态表明前4阶空间模态占总湍动能的81%,楔形体入水砰击过程中大尺度流动结构从楔形体壁面逐渐向堆积区域转移;低阶POD模态可以很好地重构流场,选择适当的POD模态进行流场重构可以有效去除TR-PIV流场测量结果中的噪声. 展开更多

关键词 楔形体 入水砰击 TR-PIV VOF 重叠网格 POD

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波浪环境下应急救援艇入水砰击的运动特性研究

11

作者 史禹 洪亮 马如相 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期135-146,共12页

基于5阶Stokes波理论,采用速度入口造波法与阻尼消波法,建立效果良好的3维波浪数值水池。研究波浪参数对救援艇入水过程产生的影响,研究结果表明:救援艇垂直入波浪水面时,相对波浪的方位对入水砰击载荷产生的影响大,垂直于波浪入水各相... 基于5阶Stokes波理论,采用速度入口造波法与阻尼消波法,建立效果良好的3维波浪数值水池。研究波浪参数对救援艇入水过程产生的影响,研究结果表明:救援艇垂直入波浪水面时,相对波浪的方位对入水砰击载荷产生的影响大,垂直于波浪入水各相位的砰击载荷均小于静水面;平行于波浪入水,各相位中仅波谷位置入水的砰击载荷小于静水面,平衡位置(下行速度)处的砰击载荷最大,约为静水面情况的1.375倍,随着海况等级的增大,波浪对救援艇入水过程的扰动加剧,砰击载荷增大。救援艇具有水平速度以倾斜姿态入波浪水面时,相比于波浪的传播方向,入水相位对救援艇的砰击载荷产生的影响大,随着海况等级的增加,救援艇各方向的砰击载荷增大,入水过程俯仰角的变化幅值逐渐减小。 展开更多

关键词 数值水池 入水砰击 数值模拟 运动响应

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二维物体入水砰击问题的理论方法研究 被引量：5

12

作者 寇莹 王宝寿 陈玮琪 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2017年第4期383-389,共7页

入水问题的研究在水动力学和海洋工程等领域有着重要的现实意义。文章采用Wagner模型的思想,将其中的相当平板理论改为椭圆拟合,得到了不同斜升角的二维楔形体匀速入水时的湿表面无量纲压力分布和砰击力,并与其它理论方法和数值计算结... 入水问题的研究在水动力学和海洋工程等领域有着重要的现实意义。文章采用Wagner模型的思想,将其中的相当平板理论改为椭圆拟合,得到了不同斜升角的二维楔形体匀速入水时的湿表面无量纲压力分布和砰击力,并与其它理论方法和数值计算结果相比较。椭圆拟合方法得到的压力分布在楔形体斜升角较小时与数值计算结果吻合良好,砰击力与数值计算结果在较大斜升角的情况下仍然很接近,比其它理论方法的适用范围更广,可以作为工程上估算砰击力大小的一种新方法。 展开更多

关键词 入水砰击 Wagner方法 椭圆拟合

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计及气垫效应的曲面楔形体入水砰击研究 被引量：1

13

作者 吴巧瑞 张珍 +2 位作者 陈明辉 谢永和 郁惠民 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期87-98,共12页

考虑不同的底边形状对楔形体入水砰击的影响,对平板自由落水的砰击问题进行数值模拟分析,将数值计算结果与试验结果进行对比,验证了该数值方法的有效性。在此基础上,探究不同下落高度和不同底边形状对楔形体入水砰击的影响。分析和对比... 考虑不同的底边形状对楔形体入水砰击的影响,对平板自由落水的砰击问题进行数值模拟分析,将数值计算结果与试验结果进行对比,验证了该数值方法的有效性。在此基础上,探究不同下落高度和不同底边形状对楔形体入水砰击的影响。分析和对比不同参数的楔形体入水过程中的加速度以及砰击压力的变化,表明初始高度对砰击压力峰值的影响较大,外凸型楔形体的砰击压力主要集中在底部,而内凹型楔形体整体所受的砰击压力较为均匀。 展开更多

关键词 入水砰击 气垫效应 楔形体 底边形状

原文传递

风浪作用下滑落式救生艇入水姿态及砰击载荷研究

14

作者 周吉 于建宁 《江苏船舶》 2023年第6期4-7,共4页

针对某滑落式救生艇在风浪作用下抛落入水的问题,研究了风浪环境中不同乘载状态下救生艇空中抛落及入水砰击载荷特性。根据滑落式救生艇的数值模型,利用STAR CCM+软件对满载、前半载、后半载3种乘载状态救生艇抛落和入水过程进行了数值... 针对某滑落式救生艇在风浪作用下抛落入水的问题,研究了风浪环境中不同乘载状态下救生艇空中抛落及入水砰击载荷特性。根据滑落式救生艇的数值模型,利用STAR CCM+软件对满载、前半载、后半载3种乘载状态救生艇抛落和入水过程进行了数值模拟,分析了救生艇姿态角度、速度及砰击载荷特性的变化。研究结果对救生艇乘员生命安全和救生艇结构设计都具有十分重要的参考意义。 展开更多

关键词 滑落式救生艇 风浪环境 空中抛落 入水砰击 数值模拟

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波浪作用下三维楔形体入水砰击数值模拟 被引量：4

15

作者 朱仁庆 陆嘉文 +3 位作者 纪仁玮 夏淼 李乐飞 韩峥 《舰船科学技术》 北大核心 2019年第13期6-11,共6页

当船舶航行于恶劣海况时,船舶会发生砰击现象。砰击现象是指船体发生剧烈的摇荡运动导致出水并再次入水,由于船舶入水砰击是瞬态过程,所以会在短时间内产生巨大的砰击压力,造成船体的变形甚至失效,因此准确预报入水砰击压力对保证船舶... 当船舶航行于恶劣海况时,船舶会发生砰击现象。砰击现象是指船体发生剧烈的摇荡运动导致出水并再次入水,由于船舶入水砰击是瞬态过程,所以会在短时间内产生巨大的砰击压力,造成船体的变形甚至失效,因此准确预报入水砰击压力对保证船舶安全航行和作业具有重要意义。本文建立三维楔形体模型来模拟船首部位,结合有限体积法与动网格技术,引入VOF模型,数值模拟了波浪作用下不同刚度三维楔形体垂直入水的过程。研究发现不同刚度的三维楔形体分别入水的过程中,弹性结构入水砰击压力的峰值要小于刚性结构,弹性效应会一定程度减缓砰击的发生,为今后工程实践提供有价值的参考。 展开更多

关键词 波浪 三维楔形体 弹性体 入水砰击 动网格 流固耦合

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艏外飘型船体入水砰击的二维SPH模拟 被引量：4

16

作者 胥飞 刘桦 《水动力学研究与进展（A辑）》 CSCD 北大核心 2013年第5期585-590,共6页

砰击现象会导致船体局部结构受损或者会引起船体振动甚至折断,因此准确地预报船舶受到的砰击压力是水动力学研究的前沿课题之一。该文采用光滑质点水动力学方法(SPH方法)模拟具有代表性的二维外飘型船体物体入水问题,给出了艏外飘型船... 砰击现象会导致船体局部结构受损或者会引起船体振动甚至折断,因此准确地预报船舶受到的砰击压力是水动力学研究的前沿课题之一。该文采用光滑质点水动力学方法(SPH方法)模拟具有代表性的二维外飘型船体物体入水问题,给出了艏外飘型船体的入水砰击的数值模拟结果。经与现有的实验与边界元方法计算结果比较,结果表明在低速、剖面曲率变化较小的情况下,单相SPH方法可有效地模拟二维外飘型船体入水砰击过程。船体表面压力时间过程线和入水阻力时间过程线反映了入水砰击过程中自由表面大变形和流动形成过程的水动力学效应。并给出了在一定弗劳德数范围内,不同测点处最大压力系数与剖面受到的垂向力的最大阻力系数的变化规律。 展开更多

关键词 SPH方法 二维模拟 入水砰击 外飘船型

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滑落式救生艇入水砰击数值预报研究

17

作者 凌宏杰 徐峰 +1 位作者 王志东 钱进 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期369-378,共10页

为突破滑落式救生艇及其相关系统设计的关键瓶颈技术,本文基于RANS方程的粘流场求解和重叠网格技术建立滑落式救生艇抛落入水运动数值计算模型;定量地分析入水速度、入水角度对救生艇入水砰击载荷峰值的影响特性,探究艇体表面所受最大... 为突破滑落式救生艇及其相关系统设计的关键瓶颈技术,本文基于RANS方程的粘流场求解和重叠网格技术建立滑落式救生艇抛落入水运动数值计算模型;定量地分析入水速度、入水角度对救生艇入水砰击载荷峰值的影响特性,探究艇体表面所受最大砰击压力载荷分布规律;同时,基于入水砰击理论,求解不同入水速度、入水角度下最大砰击力系数,揭示最大砰击力系数沿船长分布特性。研究结果可为艇体结构设计提供指导,并为救生艇操纵模拟训练系统提供可靠的理论和技术支撑。 展开更多

关键词 滑落式救生艇 入水砰击 载荷分布 重叠网格

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砰击载荷下三维变形结构动态响应的数值模拟 被引量：4

18

作者 王加夏 陈月 +1 位作者 彭丹丹 刘昆 《舰船科学技术》 北大核心 2019年第17期8-14,共7页

砰击不仅会造成船体结构局部损坏,严重时还会破坏船体总纵强度,造成人员和财产的损失。基于计算流体力学分析软件STAR-CCM+和有限单元分析软件Abaqus,通过VOF法和FEM法的协同交互耦合,建立考虑结构变形效应的弹性体砰击数值模型,主要研... 砰击不仅会造成船体结构局部损坏,严重时还会破坏船体总纵强度,造成人员和财产的损失。基于计算流体力学分析软件STAR-CCM+和有限单元分析软件Abaqus,通过VOF法和FEM法的协同交互耦合,建立考虑结构变形效应的弹性体砰击数值模型,主要研究三维楔形体结构入水砰击时结构动态响应特性及板厚对结构变形效应的影响规律。通过与实验结果对比,验证了数值模拟的有效性。研究得出结构板厚越小,结构弹性效应越强,结构所受压力越小而压力波动越大,同时变形位移越大。 展开更多

关键词 三维弹性楔形体 入水砰击 动态响应 弹性效应

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海洋结构物砰击速度分析综述 被引量：1

19

作者 刘明 王刚 左卫广 《中国港湾建设》 2017年第2期21-24,27,共5页

基于砰击问题的速度理论,首先对刚性楔形体,水平圆柱以及平板结构的砰击速度理论进行了分析综述,其次以刚性体砰击速度为依据,对弹性体的砰击速度进行了综述,最后对平板结构弹性体的速度理论进行了讨论,并给出了相关结论。

关键词 入水砰击 波浪砰击 砰击速度 水弹性 综述

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半潜式平台立柱入水砰击特性数值模拟 被引量：2

20

作者 王树义 王志东 凌宏杰 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期623-627,633,共6页

为了探讨了入水砰击面压力空间分布规律,本文基于冲量入水砰击理论,建立了包含结构-水-空气三者耦合的数值计算模型,开展了半潜式平台立柱入水砰击载荷与入水角度和速度之间关系的研究。研究结果表明:砰击压力的大小与分布与入水角度和... 为了探讨了入水砰击面压力空间分布规律,本文基于冲量入水砰击理论,建立了包含结构-水-空气三者耦合的数值计算模型,开展了半潜式平台立柱入水砰击载荷与入水角度和速度之间关系的研究。研究结果表明:砰击压力的大小与分布与入水角度和结构物入水面的空间位置密切相关,入水速度对其也存在有一定影响。数值计算的结果可以实现立柱砰击载荷的快速预报,对实际工程中平台立柱体结构的安全性评估具有指导意义。 展开更多

关键词 平台立柱 入水砰击 空气垫 砰击压力系数 空间分布

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