胶质炸药无限水域爆炸能量分布试验研究

通过水中爆炸试验,测试了某种胶质炸药在无限水域中爆炸时的压力,根据测试结果,依据相关理论分析了胶质炸药在无限水域爆炸时其气泡能量和冲击波能量的分布规律和特点。试验结果表明胶质炸药水下爆炸的能量分布比例介于TNT和一般工业炸药之间,其气泡能量的分布非常集中,而冲击波能量则表现得极其发散。

半无限开敞水域船舶水动力系数问题研究

在解决三维浮体靠泊的水动力问题时,正确处理浮体和壁面之间的相互作用是分析计算的关键所在。运用边界元法和叠加格林函数法对箱型浮体的靠泊问题进行求解,通过与SESAM软件对比分析浮体水动力系数的结果,验证这种方法编写的程序计算结果的精确度。并通过改变浮体与壁面之间的距离,计算壁面对三维浮体的影响,并对计算结果进行分析。

无限条形水域一侧板水弹性振动

本文用将有水振型按无水振型展开的办法,分析水利工程中的导水墙(可作为弹性板)与无限长条形水体的耦合自由振动问题,得到了解析解;根据计算结果绘制了图表、曲线及简化计算公式,所得结果可推广到板一侧的水域是无限的情况。

基于ALE方法的楔形体入水分析

基于ALE方法分析楔形体入水问题,楔形体采用拉格朗日网格离散,空气和水采用ALE网格离散。将楔形体视为刚体,空气和水的力学行为分别采用Gamma定律和GRUNEISEN状态方程模拟。讨论ALE流固耦合关键字中罚函数罚因子的取值方法,提出相应的建议原则;分析水域截断边界对楔形体响应的影响,给出模拟无限水域的截断边界位置的建议值;分析楔形体表面压力振荡的原因,提出楔形体表面压力获取方法。通过试验结果对比分析,验证方法的合理性。

基于高频连分式与有限元法的水下结构瞬态分析方法

本文针对水下结构与无限声学水域的流固耦合问题,建立了基于比例边界有限元法(SBFEM)连分式和有限元法(FEM)的瞬态分析方法。该方法分别采用SBFEM高频连分式和FEM方程模拟无限水域和水下结构等有限域。基于其耦合项,建立了连分式与FEM耦合公式。通过数值算例,讨论了连分式阶数对计算精度的影响,比较了连分式法和SBFEM卷积积分的计算效率。数值结果表明高频连分式可准确模拟无限水域的高频特性,并随着连分式阶数的增多,可合理模拟无限水域低频特性。该方法继承SBFEM的精度高、离散单元少等特点,又避免了其卷积积分,提升了计算效率,为水下结构瞬态响应分析提供了一种高效方法。

等横截面无限声学水域的连分式公式

基于比例边界有限元法连分式理论,提出了等横截面无限声学水域的连分式公式,推导了高频连分式公式与双渐近连分式公式,比较了连分式公式与动态质量矩阵模拟等截面无限水域的计算效率,发现前者效率优于后者。利用该公式分析了等截面无限声学水域在顺河向激励下的瞬态响应。数值模拟结果表明高频连分式公式的稳定性与收敛性有待改进,而双渐近连分式则具有更好的稳定性和收敛性,能正确模拟等截面无限水域。

基于FEM-SBFEM的水下结构声固耦合分析方法

针对浸没在无限水域中的水下结构声固耦合问题,基于有限元(FEM)与比例边界有限元法(SBFEM)建立了水下结构声固强耦合公式。在该耦合公式中,水下结构用FEM模拟,而无限水域截断成有限水域与剩余的无限水域,其中有限水域用声学FEM模拟,剩余的无限水域用SBFEM模拟。水下结构与有限水域的耦合效应及有限水域与无限水域的耦合效应通过耦合面的运动学条件及动力学条件获得。基于耦合面的运动学及动力学条件,建立水下结构与周边无限水域的FEM-SBFEM强耦合公式。利用该耦合公式,采用Newmark直接积分法分析了水下结构的瞬态响应。数值分析结果表明了该FEM-SBFEM耦合公式的正确性。相比于FEM模拟无限水域,该耦合公式具有自由度少、精确满足无限水域无反射等特点,可为水下结构动力响应分析提供一种新的分析手段。

基于总场公式的水下冲击结构响应分析方法

针对无限水域下的结构冲击响应问题,建立了基于PWA(平面波近似)总场公式和SBFEM(比例边界有限元)总场公式与FEM(有限元)耦合的结构响应分析方法。该方法分别采用PWA总场公式和SBFEM总场公式模拟无限域,FEM方程模拟水下结构。通过将其耦合,建立了PWA-FEM总场公式和SBFEM-FEM总场公式。通过数值算例,讨论了环向单元数量、无限域截断边界大小和形状对总场公式计算准确度的影响,比较了PWA-FEM总场公式和SBFEM-FEM总场公式的计算准确度。数值结果表明了总场公式用于模拟无限水域下结构冲击响应问题的可行性和准确性,且SBFEM-FEM总场公式模拟无限域时,可有效减小有限域离散范围,并对截断边界形状要求不高,适用范围更广,为水下冲击结构响应问题提供了一种有效可行的求解方法。

基于比例边界有限元法和有限元法的水下结构瞬态分析方法

针对冲击波作用下水下结构与无限声学水域的流固耦合问题,建立了基于比例边界有限元法和有限元法的瞬态分析方法。无限水域用比例边界有限元法离散,而水下结构等有限域用有限元法模拟。该方法利用声学近似法将无限水域施加给水下结构的载荷分解成冲击波载荷和散射波载荷。冲击波载荷由水下冲击波理论确定,而散射波载荷由比例边界有限元法估值。为改善比例边界有限元法动态质量矩阵的计算效率,发展了动态质量矩阵的时域递推公式。数值算例分析结果表明了所发展的瞬态分析方法和时域递推公式的正确性。

冲击波作用下水下结构载荷计算方法

针对冲击波激励下水下结构与无限声学水域的流固耦合问题,建立了冲击波及无限水域作用在结构上的载荷计算方法。该方法采用场分离技术将水下结构载荷分解为冲击波压力及散射波压力,而散射波压力又分解成反射波压力和辐射波压力。基于比例边界有限元法,建立反射波压力计算方法,而辐射波压力由有限元商业软件的声固耦合技术确定。该文利用该方法在商业有限元软件中分析了一经典算例,分析结果表明该方法能有效模拟冲击波作用下水下结构载荷及其响应,避免了冲击波在无限流体中传播的有限元分析,降低了分析规模。