地效飞机着水载荷数值分析

论文摘要

本文主要研究了地效飞机入水的载荷特性,应用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立了计算模型,利用流固耦合算法对地效飞机着水过程进行了仿真。本文首先介绍了国内外对地效飞机和结构物入水研究的发展状况以及有限元法的求解步骤和相关理论；其次描述了物理模型的生成、网格的划分以及关键字的设定。通过对地效飞机着水的数值求解,作者得到了地效飞机着水时出现空气夹层、着水后发生溅水和水中压力波传播的三维效应；之后分析了地效飞机着水过程中速度、加速度的变化情况,得出加速度峰值大小与其出现的时刻；最后结合地效飞机着水过程中的速度和加速度变化曲线分析了主浮舟、小浮舟受载情况,并得到了地效飞机着水过程中的受载特性。总之,本论文的数值分析结果在一定程度上为地效飞机的结构设计提供了技术支持,对解决同类结构物的入水载荷问题也具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 地效飞机简介
• 1.2 论文背景简介
• 1.2.1 结构物入水研究的历史及现状
• 1.2.2 我国关于结构物入水的研究现状
• 1.3 本章小结
• 2 关于结构物入水的理论及方法
• 2.1 结构物入水问题的描述
• 2.2 有限单元法基本原理简介
• 2.3 有限元法数值模拟的特点
• 2.4 流固耦合的概念
• 2.4.1 基本控制方程
• 2.4.2 流体-结构物耦合算法
• 2.5 显式积分算法简介
• 2.5.1 显式算法特点
• 2.5.2 显式算法步长控制
• 2.6 实体单元（3-D） SOLID164算法特性
• 2.7 沙漏模式及其控制
• 2.8 有限单元法求解流程
• 2.9 有限元法软件
• 2.9.1 ANSYS/LS-DYNA动力分析软件
• 2.9.2 LS-PREPOST软件
• 2.10 本章小结
• 3 地效飞机高速着水有限元分析
• 3.1 本课题分析的步骤
• 3.2 模型的建立和简化
• 3.2.1 地效飞机模型的建立
• 3.2.2 水域空气域模型的建立
• 3.3 有限元网格的生成
• 3.3.1 模型分割
• 3.3.2 网格划分
• 3.3.3 初始状态空间设定
• 3.4 设定和修改关键字
• 3.4.1 定义地效飞机、水、空气的材料参数
• 3.4.2 定义地效飞机、水、空气的状态方程
• 3.4.3 定义part和part list
• 3.4.4 定义单元算法
• 3.4.5 定义实现流固耦合的关键字
• 3.4.6 定义约束和边界条件
• 3.4.7 定义地效飞机初速
• 3.4.8 定义控制选项
• 3.4.9 设置输出选项
• 3.5 输出K文件
• 3.6 求解
• 3.7 本章小结
• 4 地效飞机高速入水载荷特征分析
• 4.1 地效飞机着水过程
• 4.1.1 接触水的瞬间
• 4.1.2 水的物理形态变化
• 4.2 地效飞机入水过程中水的压力特性
• 4.3 地效飞机速度与加速度的变化分析
• 4.4 地效飞机主浮舟底部所受的冲击载荷特性分析
• 4.5 地效飞机小浮舟底部所受的冲击载荷性分析
• 4.6 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献