远洋渔船入水砰击过程中的研究

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渔船入水问题是一个复杂的强非线性的气液固三相耦合问题,一直以来深受专家和学者的关注,渔船在航行过程中遇到大波浪引起摇荡运动,渔船会与水面发生砰击,并且产生巨大的砰击力,对船体的结构安全造成极大的威胁,因此渔船入水砰击问题具有很重要的研究意义。首先,本文利用计算流体力学软件模拟的数值结果与文献中的试验结果进行对比,从而验证数值模拟软件在入水砰击问题中的可靠性和准确性,通过试验数据和数值模拟数据的对比表明该模拟软件在入水砰击问题研究中具有可靠性;接着,对楔形体垂直入水砰击过程进行模拟,通过改变入水过程中楔形体的斜升角、初始速度和初始高度等物理量,对比了砰击过程中楔形体的速度、加速度和砰击压力随时间的变化情况。然后,本文对平板自由落水砰击问题进行数值模拟分析,将数值结果与试验结果对比,验证了该软件在计及空气作用的结构物入水砰击方面的有效性;在此基础上,探究了不同下落高度和不同底边形状对楔形体入水砰击的影响,通过分析对比不同参数下楔形体入水过程中加速度以及砰击压力变化得出:由于空气垫的存在,楔形体在未接触到水面时压力就会开始增加;空气垫对楔形体下落起缓冲作用,使得实际触水速度要小于理论值,同时,触水时刻要晚于理论时间;外凸型楔形体下落过程中砰击压力主要集中在底部,而内凹型楔形体下落过程中斜边所受砰击压力峰值差距较小,整体所受砰击压力较为均匀。最后,对三维楔形体倾斜入水砰击过程进行了数值模拟,对楔形体倾斜入水砰击过程中的转矩、垂向砰击载荷、横向砰击载荷以及砰击压力峰值进行了计算,以及探究改变倾斜角度和初始速度对楔形体倾斜入水过程的影响情况。结果表明,倾斜角度和不同初始速度对楔形体倾斜入水的转矩和砰击载荷都有影响。深入研究渔船入水砰击问题,研究渔船入水砰击过程中砰击载荷的变化情况,从而对渔船的结构和设计进行改进,在入水砰击过程中使渔船的结构强度得到有效保障,降低损害的风险。
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