| 结构物砰击入水过程的CFD-DEM-IBM数值仿真 |
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| 引用本文： | 底瑛棠,赵兰浩,毛佳.结构物砰击入水过程的CFD-DEM-IBM数值仿真[J].哈尔滨工业大学学报,2023,55(8):87-96. |
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| 作者姓名： | 底瑛棠 赵兰浩 毛佳 |
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| 作者单位： | 河海大学 水利水电学院,南京 210098 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金(52009034)；中央高校基本科研业务费专项基金(B210201036)；霍英东教育基金会第十五届高等院校青年教师基金(151073) |
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| 摘 要： | 为实现入水过程的精细数值仿真,解决入水问题数值模拟所面临的关键技术问题,围绕结构入水过程中固体移动边界的合理描述、自由液面的准确捕捉及流固耦合作用的精细刻画等核心难题,融合计算流体动力学-离散单元法（CFD-DEM）、浸入边界法（IBM）及改进的守恒式Level Set（ICLS）方法,提出了一种CFD-DEM-IBM方法。采用固定的笛卡尔网格离散计算域,分别通过CFD与DEM描述流体与结构运动,引入IBM追踪固体移动边界并获取准确的流固耦合作用力,采用ICLS方法在保证守恒性的同时隐式捕捉自由液面,并通过分区算法,在一个时间步内进行数次交错迭代以反映流固两相间的强耦合效应,建立了高解析度的CFD-DEM-IBM数值模型。通过圆柱常速入水、楔形体对称及非对称入水和多体入水现象仿真分析研究,结果表明,CFD-DEM-IBM方法能够考虑多块体间的相互作用,在准确反映流固耦合效应的同时能够获得高解析度的流场,在多体入水问题处理方面优势显著。
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| 关 键 词： | 流固耦合 入水 多体 数值仿真 计算流体动力学-离散单元法 |
| 收稿时间： | 2022/4/9 0:00:00 |
Numerical simulation of the water slamming process by the CFD-DEM-IBM approach |
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| DI Yingtang,ZHAO Lanhao,MAO Jia.Numerical simulation of the water slamming process by the CFD-DEM-IBM approach[J].Journal of Harbin Institute of Technology,2023,55(8):87-96. |
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| Authors: | DI Yingtang ZHAO Lanhao MAO Jia |
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| Affiliation: | College of Water Conservancy and Hydropower Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China |
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| Keywords: | fluid-solid interaction water entry multiple bodies numerical simulation computational fluid dynamics-discrete element method |
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