开题报告——三维物体着水动态响应分析

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1、 1 毕业设计（论文）开题报告毕业设计（论文）开题报告 题题 目目 三维物体着水动态响应分析 学学 院院 专专 业业 飞行器设计与工程 学生姓名学生姓名 学号学号 指导教师指导教师 职称职称 毕设地点毕设地点 2010 年 4 月 21 日 2 1. 结合毕业设计（论文）课题任务情况，根据所查阅的文献资料，撰写结合毕业设计（论文）课题任务情况，根据所查阅的文献资料，撰写 15002000 字左右的文献字左右的文献 综述：综述： 三维物体着水，会激起周围流体介质的运动；反过来，流体介质对结构又施加各种 反作用力，特别是在入水冲击瞬态间（毫秒级）过程中会遭受巨大的冲击载荷，这就涉 及到结构入水冲击

2、动力学问题，入水问题的研究对入水结构强度设计起着重要的作用： 在三维物体着水过程即从空气介质侵入到流体介质的过程中，会受到很大的流体砰击载 荷作用，可能导致局部失效。 入水冲击无论是在理论研究试验研究还是数值计算方法研究方面都具有一定难度, 国内外在基于 Von Karman和 Wagner 理论方法和数值分析方面已做了大量的研究工作。 对于水陆两用飞机而言，所设计结构也必须能承受冲击载荷的作用，然而撞水过程中， 不仅结构会产生变形，而且自由液面还会产生大幅度波动，另外流固接触面又不能事先 确定，因此难度较大，关于撞水响应的研究还有不少问题有待进一步深入。 对于入水冲击问题的研究，最早是 19

3、29 年 Von Karman采用附加质量代替流体作用 来分析入水冲击问题，提出附加质量法计算入水冲击载荷，将水上飞机降落过程中的浮 舟理想化为二维楔形体入水过程，采用动量守恒定律推导了入水冲击载荷的计算公式。 为了采用动量守恒定律， Von Karman 假设入水初期流体结构系统能量守恒， 提出附加质 量的概念，认为侵水过程中，入水体减速丧失的动量转化成所形成的流场的动量的增加 量。1932 年，Wagner 将 Von Karman 的方法理论化，又考虑到冲击时水面的抬升现象， 提出了小斜升角模型的近似平板理论，成为现今理论研究的基础。并且引入了水波影响 因子，运用伯努利方程导出了冲击压力

4、在结构沾湿面上的分布状况，使理论分析更符合 实际问题。在此间，Wagner 提出的平板理论在求解入水过程中结构受力状况和流体动能 得到广泛应用， 同时他提出自相似解法， 为以后其他相似解奠定了基础。 Mayo 在 Wagner 理论基础上，考虑了波浪对附加质量的影响、沾湿面上的压力分布以及引起最大冲击载 荷的影响，针对 19291938 年出现的大量理论分析水上飞机着陆问题，根据实际情况 对理论结果作了相应的修正。而 Milwitzhy 考虑到水上飞机到冲击滑行过程中的俯仰力 矩、滑行角与 V 型浮舟的斜升角等因素，采用无量纲分析方法简化了数学模型。在 50 年代，针对入水问题的研究国外出现了第一个高潮，这个时候的特征是开始考虑到流体 的压缩效应。假设入水结构物中声速为无限大，流体是理想可压缩势流，按照平板入水 冲击问题来对待，在出现空泡以生最大冲击载荷。Eroshin 等对压缩效应进行了大量的 实验和理论研究，得出采用不可压缩流体计算的比实际大的原因，这是由于实际入水冲 3 击引起了流体可压缩效应所致。 近期入水冲击问题的研究是随着数值分析方