基于显式有限元方法的二维楔形体砰击压力系数预报

许蕴蕾

（海军驻上海地区舰艇设计研究军代室 上海200011）

基于显式有限元方法的二维楔形体砰击压力系数预报

许蕴蕾

（海军驻上海地区舰艇设计研究军代室 上海200011）

利用LS-DYNA软件对二维楔形体入水问题进行研究。基于显式有限元方法，选用任意拉格朗日-欧拉算法，建立了包含空气、水和楔形体的完全耦合的二维有限元模型，研究流场的射流现象与压力变化情况，预报了二维楔形体砰击压力系数，并与已公开发表的模型试验结果吻合较好，从而为后续砰击载荷计算提供可靠的方法。

LS-DYNA软件；二维楔形体；拉格朗日-欧拉算法；砰击压力系数

引 言

船舶在海上航行时，经常会遇到恶劣海况，砰击问题越来越受到学者们的关注。船舶遭受砰击的瞬时，底部受到巨大的冲击力，船体的垂向加速度会突然改变并随即出现高频振动，严重时会造成船体结构的破坏。因此对于船舶设计工作者来说，必须准确预报船体的艏部砰击压力。

砰击问题是一个包含结构、空气和水三种介质耦合的非线性定常问题。自从Von Karman和Wagner开展研究以来，针对砰击问题，人们开展了大量的理论、数值和试验研究工作。Zhao等人［1］研究了边界元方法，预报了二维楔形体和艏外飘入水砰击问题，并开展了试验对比分析工作。骆寒冰［2］采用LS-DYNA软件，对二维楔形体入水问题进行数值预报，并与Zhao等人的模型试验结果进行了比较，结果吻合较好。陈震［3］给出二维楔形体入水的基本理论，并采用有限元软件MSC-Dytran对二维楔形体的入水过程进行仿真模拟，获得砰击面上压力分布以及入水角度对砰击载荷的影响规律。……