有限水深中非轴对称体斜向入水砰击问题研究

【摘要】：该文采用三维全非线性不可压缩势流理论方法研究了有限水深中非轴对称体的斜向入水砰击问题。数学模型满足全非线性的边界条件,采用在时域中步进的方法对所有的边界进行更新。考虑到本问题湿表面剧烈变化的特点,将实际的物理域除以物体在水中行进的距离,得到拉伸坐标系,在该坐标系下进行计算,使计算域不随时间剧烈变化,从而便于网格的布置以及数据的传递。采用边界元法求解每个时间步的速度势,每隔几个时间步,沿着自由液面与剖面的交线对网格进行重新划分以及光顺,以保证网格的质量。并给出一种改进的欧拉方法,在柱坐标系中沿指定方向更新自由液面的位置以及速度势,从而克服了三维卷曲自由液面的复杂变化所带来的数值困难。对轴对称体与非轴对称体的垂直入水以及斜入水进行了数值模拟,并对数值计算结果进行了详细的讨论与分析。