流体/刚体砰击问题及相似解研究

【摘要】： 本文重点研究船舶二维水动力砰击总体载荷的预报及流体/刚体的相似解法。 论文首先综合叙述了砰击载荷的产生,分析影响砰击载荷的各种因素,回顾了八十年来水动力砰击载荷的预报方法,并简要分析了各方法的特点。文章第2章给出了常见的预报砰击载荷的基本理论框架及基本公式。 文章第3章在冯卡门及瓦格纳两种基本模型的基础上运用势流理论边界元法计算无限频率下的附加质量,依据附加质量变化率预报总体砰击载荷,将两种模型进行对比,比较其优缺点和适用范围。 文章第4章主要采用全非线性自由面条件比较研究各种形式的楔形入水模型的相似解。以柯西积分结合边界元法为基本工具,用迭代求解的方法得到自由面变化及压力分布的情况,为取得收敛解,在射流区结合浅水理论与边界元法。考察的主要入水方式有对称/非对称楔形的垂直入水,对称/非对称楔形的斜向入水。研究砰击载荷发生的机理,进而对比研究各砰击形式的影响并给予定性分析。文中讨论了多种形式的入水并给出了自由面剖面形状及压力分布。 文章第5章采用同样的方法针对水柱砰击结构物建立基本的计算模型,模拟三角形水柱砰击垂直墙/斜墙、垂直平板/顷斜平板的相似解,模拟对称/非对称水柱正向/斜向砰击对称/非对称楔形结构物的相似解,研究砰击发生机理,分析砰击的特点,讨论各因素对砰击载荷及其分布的影响。