结构入水砰击是一个很复杂的水弹性力学问题,在船舶与海洋工程领域,人们对其十分关注。本文在较为全面回顾和总结国内外结构入水砰击研究现状和发展动态的基础上,基于水动力学、结构力学以及水弹性力学,借助商用软件平台ANSYS和模型试验技术,对结构入水砰击过程开展了较为系统的研究。论文主要工作及研究成果如下:(1)基于水动力学、结构动力学以及水弹性力学,建立了结构入水砰击过程中流体与结构相互作用的数学模型,包括不可压缩流体的连续方程和N-S方程及结构动力学方程,完全非线性自由液面条件以及流体与固体交界面条件,并给出了相应数值解法。(2)对二维刚性楔形体入水砰击过程进行了数值模拟,计算分析了结构入水高度以及结构形状对入水砰击的影响。模拟结果显示:当下落高度越大,楔形体顶部对周围流场的扰动也越大,同时也带来了更多能量损失的不利后果;减小楔形体倾斜度会使结构入水时的瞬间砰击压力增大。(3)对三维刚性楔形体入水砰击过程进行了数值模拟,对比了二维和三维楔形体入水的砰击过程。由于二维楔形体入水的数值模拟忽略了一个维度的流动,所以得到的结果与三维楔形体的有一定的差别。通过计算分析刚性楔形体头部锥角对入水砰击的影响,发现:随着头部锥角的增加,撞水阶段的起始点向后推移,砰击压力的大小也随之减小。(4)基于数值模拟的结果,自主设计入水结构模型、试验装置,通过布置在楔形体结构内的传感器,全程实时监测楔形体结构下落的压力变化,并通过试验验证了数值模拟方法的可行性和有效性。(5)数值模拟了三维弹性楔形体的入水砰击问题,以分析弹性体在入水过程中的水弹性特性,与刚性结构入水压力分布云图和监测点的砰击压力曲线比较,结果表明:同等条件下,弹性结构入水砰击压力小于刚性结构。