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1、第37卷第4期舰船科学技术Vol.37,No.42015年4月SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYApr.,2015流体域特性对流固耦合振动计算的影响1121周海波,蔡少俊,计方,叶文兵(1.武汉第二船舶设计研究所,湖北武汉430064;2.中国舰船研究院,北京100192)摘要:船舶结构的水下振动预报一直受到广泛的重视,计算机技术的发展使得有限元法成为求解复杂船舶结构流振耦合振动的有效方法。本文基于船体结构与周围流体介质的耦合作用建立典型圆柱壳流固耦合振动计算的有限元模型,重点分析流体域边界处理方
2、式、流体域形状、流体域范围对耦合振动计算结果的影响,提出合理的流体域建模方法。同时分析流体网格控制方式对于耦合振动计算的影响,为水下结构物耦合振动分析提供参考。关键词:流振耦合;圆柱壳;振动;有限元法中图分类号:U661.44文献标识码:A文章编号:1672-7649(2015)04-0019-05doi:10．3404/j．issn．1672-7649．2015．04．004Analysisoninfluenceoffluidcharacteristictofluid-structurecouplingvib
3、ration1121ZHOUHai-bo,CAIShao-jun,JIFang,YEWen-bing(1.WuhanSecondShipDesignandResearchInstitute,Wuhan430064,China;2.ChinaShipResearchandDevelopmentAcademy,Beijing100192,China)Abstract:Predictionofthecoupledvibrationfromunderwaterstructureisakeyproblem,FEMbeco
4、mesaeffectivemethodtosolvefluid-structurecouplingvibrationofcomplexshipbythedevelopingofcomputertechnology.Fluid-structurecouplingvibrationmodelofatypiccylindershellwasestablishedbasedonfluid-structureinteractioninthispaper.Theinfluenceoffluidboundary,fluidf
5、igure,fluidareaandmeshingmethodtothecalculationwasanalysed.Then,areasonablemethodofmodelingwasbroughtforward.Thispapercangiveausefulexampleforpredictingcoupledvibrationbehaviorofunderwatersructure.Keywords:fluid-structureinteraction;cylindershell;vibration;f
6、initeelementmethod[1]Laplace方程作为附加质量来考虑,然而这样不考0引言虑介质的压缩性,又从根本上忽略了结构振动的声结构水下振动问题一直受到结构声学者的重视,能辐射。尤其对于船舶这样大型复杂结构,由于船舶湿表面计算机技术的迅猛发展为求解复杂的大型船舶和水这类重流体介质之间存在着强烈耦合作用,所结构的耦合声振问题提供了前提,有限元结合边界以对其分析是一件十分复杂的事情。结构受激振动元的方法(FEM/BEM)已成为求解结构外部充满在可压缩流体介质中产生声场,同时声场又对结构无界流体的水动力
7、学问题最有效的数值方法之[2]产生反作用力,因此需要求解大矩阵的结构振动和一。有限元法计算结构振动包括流固耦合面上的声场的耦合动力方程,工作量相当大,已难以快速振动时,结构外部是无界流体,利用有限元来模拟预报复杂结构的水下振动声学问题。相关文献提出无限介质的主要困难是要满足Sommerfeld辐射条在低频时将水介质对结构振动的影响通过求解件。典型的处理方法是将无限域利用距离结构一定收稿日期:2014-07-16;修回日期:2014-09-22基金项目:国家自然科学基金资助项目(51409239);中国博士后科学
8、基金资助项目(2012M520713)作者简介:周海波(1987-),男,工程师,研究方向为船舶总体设计。·20·舰船科学技术第37卷远的吸声面将其截断,于是波动方程的求解域的边2基于Ansys流固耦合振动计算的有限元方法界由流固耦合面与吸收面所围成。对于吸收面距离结构的位置,大型通用有限元软件Ansys认为吸收在通用有限元软件Ansys中建立半径为0．5m,单元远离结构或振动源区以外
