基于VOF模型的平底结构等速入水砰击载荷研究.pptxVIP

基于VOF模型的平底结构等速入水砰击载荷研究汇报人：2024-01-14

引言VOF模型基本理论平底结构等速入水砰击载荷数值模拟实验验证与结果分析不同因素对砰击载荷的影响研究结论与展望

引言01

随着海洋资源的不断开发和利用，海洋工程领域的发展日益迅速，对海洋结构物的安全性和稳定性提出了更高的要求。海洋工程领域的发展砰击载荷是海洋结构物在恶劣海况下所受到的一种瞬态强冲击载荷，对结构物的安全性和稳定性具有重要影响。因此，对砰击载荷的研究具有重要的理论意义和工程应用价值。砰击载荷的重要性研究背景和意义

国内外研究现状目前，国内外学者已经对平底结构等速入水砰击载荷进行了广泛的研究，取得了一系列重要成果。然而，由于砰击载荷的复杂性和不确定性，仍存在许多问题需要进一步研究和解决。发展趋势随着计算机技术和数值模拟方法的不断发展，基于VOF模型的平底结构等速入水砰击载荷研究将成为未来研究的热点和难点。同时，随着新材料、新工艺的不断涌现，平底结构的设计和制造也将面临新的挑战和机遇。国内外研究现状及发展趋势

本文基于VOF模型对平底结构等速入水砰击载荷进行研究，主要包括以下内容：建立平底结构等速入水砰击载荷的数学模型；通过数值模拟方法对等速入水过程进行模拟分析；研究不同参数对砰击载荷的影响规律；提出减小砰击载荷的优化设计方案。研究内容本文采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法进行研究。首先，通过理论分析建立平底结构等速入水砰击载荷的数学模型；然后，利用数值模拟方法对等速入水过程进行模拟分析，得到砰击载荷的时历曲线和分布规律；最后，通过实验研究验证数值模拟结果的准确性和可靠性。研究方法研究内容和方法

VOF模型基本理论02

VOF模型概述VOF模型定义VOF（VolumeofFluid）模型是一种用于追踪两种或多种不相溶流体界面的数值方法。它通过计算网格单元中不同流体的体积分数来模拟流体的自由表面。适用范围VOF模型适用于模拟具有自由表面的流动问题，如液体晃动、液体喷射、液体与大气的相互作用等。

控制方程VOF模型的控制方程包括连续性方程和动量方程。连续性方程用于描述流体质量守恒，动量方程用于描述流体运动。数值方法VOF模型的数值方法主要包括有限差分法、有限体积法和有限元法等。这些方法通过将控制方程离散化，并在离散点上求解流体物理量，从而得到整个流场的数值解。控制方程和数值方法

VSVOF模型通过界面重构技术来追踪流体界面。该技术利用体积分数数据和界面张力等信息，在每个时间步重新构造流体界面，以确保界面形状的准确性。界面捕捉为了更准确地捕捉流体界面的位置和形状，VOF模型还采用了界面捕捉技术。该技术通过引入额外的标记点或标记函数来标识流体界面，从而实现对界面位置的精确追踪。界面重构界面追踪技术

平底结构等速入水砰击载荷数值模拟03

基于VOF（VolumeofFluid）模型，建立描述平底结构等速入水砰击载荷的控制方程，包括连续性方程、动量方程和能量方程。控制方程根据平底结构的几何形状和物理特性，建立相应的物理模型，包括结构的质量、刚度、阻尼等参数。物理模型设定平底结构入水前的初始状态，如速度、角度等，以及水域的边界条件，如水深、水温等。初始条件和边界条件数值模型建立

采用合适的网格划分技术，对平底结构和周围水域进行网格离散化，以确保数值模拟的精度和效率。网格划分根据物理模型的参数和初始条件，设置相应的边界条件，包括结构表面的湿边界条件、水域的远场边界条件等。边界条件设置进行网格无关性验证，以确保数值模拟结果的准确性和可靠性。网格无关性验证网格划分和边界条件设置

数值模拟结果分析砰击载荷时历曲线通过数值模拟得到平底结构等速入水过程中的砰击载荷时历曲线，分析载荷的大小、变化规律和影响因素。结构响应分析结合数值模拟结果和结构的物理模型，分析平底结构在砰击载荷作用下的动态响应，包括位移、速度、加速度等。流场特性分析通过分析数值模拟得到的流场数据，揭示平底结构等速入水过程中流场的变化规律和特性，如涡旋的生成和脱落、压力的分布等。

实验验证与结果分析04

实验水池01长50m、宽10m、深5m的实验水池，水池壁面及底部均采用高强度钢构造，确保实验过程中的结构稳定性。平底结构模型02采用铝合金材料制作平底结构模型，模型尺寸根据实际需求进行设计，确保模型在入水过程中能够准确模拟实际结构的动态响应。测量系统03采用高精度压力传感器和加速度传感器，分别测量平底结构在入水过程中的砰击载荷和振动响应，传感器数据通过数据采集系统实时传输至计算机进行处理。实验装置与测试方法

结构动态响应研究平底结构在砰击载荷作用下的动态响应特性，包括结构的变形、振动以及应力分布等情况。影响因素分析探讨不同入水速度、入水角度以及结构形式对平底结构砰击载荷的影响规律，为