楔形体入波浪水面数值模拟

论文摘要

数值模拟分析楔形体入波浪水面流体力学现象和运动姿态变化历程,为水上飞机在波浪水面起降提供技术和理论支持。基于有限体积法求解非定常雷诺平均Navier-Stokes（URANS）方程和SSTk-ω湍流模型,结合整体动网格法的速度入口造波方法、阻尼消波法和流体体积（VOF）液面捕捉技术构造数值波浪水池,耦合三/六自由度模型,实现楔形体入线性规则波和不规则波的数值模拟。在楔形体入静水面算例验证的基础上,详细研究二维楔形体在线性规则波波峰、波谷、平衡位置-上行速度和下行速度处入水过程的受力特性和运动姿态变化。结果表明:速度入口造波方法的波浪数值解与理论解析解较吻合,偏差为1%;在二维楔形体入规则波过程中,楔形体所受垂向力和垂向速度变化趋势相同,对横向位移影响较小,其数值变化少于0.01;在平衡位置入水过程中,模型的滚转角和横向速度变化明显,其数值变化约为波峰、波谷位置处的8倍和10倍。分析原因:平衡位置处波浪内流速度变化较快,模型所受波浪力冲量较大,且楔形体两侧斜边与波浪的相互作用力也参与到模型的运动中。数值模拟二维楔形体在线性不规则波5个随机时间点入水及三维楔形体在波峰、平衡位置-上行速度处入水过程,其变化规律及形成原因与入规则波相似。

论文目录

• 1 数值计算方法
•   1.1 流体方程及求解
•   1.2 速度入口造波与源项消波
•   1.3 整体动网格法
• 2 算例验证
•   2.1 数值造波及波形验证
•   2.2 楔形体静水面入水
• 3 计算结果与分析
•   3.1 二维楔形体入波浪水面数值模拟
•   3.2 三维楔形体入规则波波浪水面数值模拟
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 金禹彤,陈吉昌,卢昱锦,肖天航,童明波

关键词: 楔形体,有限体积法,整体动网格法,速度入口造波法,波浪水面

来源: 航空学报 2019年10期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑

专业: 航空航天科学与工程

单位: 南京航空航天大学航空学院飞行器先进设计技术国防重点学科实验室

基金: 南京航空航天大学研究生创新基地(实验室)开放基金(kfjj20180104),国防预研项目,江苏高校优势学科建设工程资助项目~~

分类号: V271.5;V219

页码: 46-59

总页数: 14

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