基于流固耦合的降载空化器高速入水数值研究

李 鸿，李光磊，刘志远，郑可心，高晓初，李 涛

(1.哈尔滨工程大学 航天与建筑工程学院，哈尔滨 150001;2.哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨 150046)

结构入水是典型的高度非线性瞬态流固耦合过程。由于理论研究对弹性体入水过程求解具有一定局限性，实施等比试验具有一定的困难，目前国内外学者大多采用数值模拟方法对入水问题进行研究。

Karman[1]基于动量守恒定律，将飞机模型简化为二维楔形体，建立边界元模型进行计算，并引入附加质量的概念，得到了入水冲击载荷的计算方法，为今后的研究奠定了基础。潘光等[2]使用Msc.Dytran软件对鱼雷入水过程进行了数值仿真，得到了不同工况下的冲击压力峰值和压力分布，对比分析了不同入水速度和不同入水角度对鱼雷壳体所受冲击载荷的影响。Shi等[3]基于任意拉格朗日-欧拉(arbitrary Lagrangian-Eulerian,ALE)算法对水下航行器高速入水过程进行了数值模拟，基于罚函数法计算了耦合面的冲击载荷，结果表明入水冲击载荷随入水速度的增加而增加，且其峰值与速度的平方成正比。Derakhshanian等[4]分别采用有限体积欧拉法、有限差分欧拉法及ALE法对弹体模型斜入水冲击问题进行了对比研究，同时结合试验分析了不同惯性矩及中心对动力学特性的影响。孙玉松等[5]基于多介质ALE方法对弹体高速入水冲击载荷进行了分析，得到了头型对入水载荷峰值及其持续时间的影响规律，分析了入水角度对入水冲击载荷的影响。Gao等[6]基于雷诺平均数方程……