不同碰撞角度下水-船-墩流固耦合数值模拟研究

为研究不同碰撞角度下流体对船桥碰撞过程的影响,本文建立了水-船-墩精细化流固耦合模型,流体域采用ALE描述,船-桥结构采用Lagrange描述,通过罚函数算法实现结构-流体间的耦合。通过数值造波结果与解析解对比,验证了数值水池和耦合接触算法的可靠性。随后在0°～45°范围内开展了碰撞数值模拟,并与附加质量模型在能量转化、碰撞力、桥墩内力及位移、船舶损伤及航迹方面进行了对比。结果表明：流体对碰撞力影响较小;附加质量模型会略微夸大桥墩位移,但差别较小;两种模型的船舶撞损差别较大,不考虑流体时将夸大船舶撞损程度,最高可达21%;流体对船舶航迹与姿态会产生显著影响,流固耦合模型中船舶会明显滞后于附加质量模型。