细长轴对称体的水弹性振动特性分析

Abstract

以在水中做纵向平面内运动的细长轴对称体为研究对象.在建立描述流体-结构耦合振动系统的计算模型时,对固体采用位移(包括刚体运动位移和弹性Euler梁振动位移),对流体采用压力作为基本变量,首先建立了考虑流体作用力的结构动力学方程,推导了考虑结构运动的流体压力表达式,分析了水动力载荷的特征:包括水动压力的来源,组成,分布形式与影响范围等.在此基础上给出了描述水中运动物体的位移(结构)-压力(流体)格式的流固耦合系统模型.然后利用有限元数值方法(FEM)对方程进行了求解,克服了解析解对研究对象外形的限制,同时避免了流固耦合直接数值模拟中CFD+FEM的复杂性,对于典型的工程结构非常适用.最后,通过算例给出了水中运动物体的水弹性频率和模态,并将计算结果与试验结果进行了对比,证明了本文计算模型的有效