基于CFD-FEM方法的弹性楔形体入水砰击特性分析

来源：振动与冲击杂志2025年第13期北京时间：

作者：崔杰，胡翔宇，李季阳jyli@just，韩鸿阳

单位：江苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏 镇江212100

摘要：在舰船的结构强度设计中，耦合入水砰击荷载受到很大的重视。采用计算流体动力学-有限元法（computational fluid dynamics-finite element method，CFD-FEM）双向耦合数值方法，研究重力作用下弹性楔形体于不同流场环境下入水时的流固耦合问题。首先，以静水中楔形体砰击为例，将其仿真结果与试验进行对比验证该耦合方法的准确性；而后，分析了不同入水速度和底部斜升角的弹性楔形体在静水、流和波浪等不同流场环境中入水时所受砰击荷载以及结构响应和流场的变化。结果表明：静水中楔形体入水砰击与模型试验结果相吻合，证明该数值模拟具有可靠性和可行性；均匀流作用下楔形体入水时由于结构物对来流产生壁面反射，导致楔形体附近在靠近来流侧与远离来流侧流速不同从而产生压力差，楔形体底部向来流方向偏移，不同波浪位置下入水时，模型在波浪速度向上的平衡位置，因波浪与楔形体的相对冲击速度增加，所产生的砰击荷载比静水中大，高应力区主要集中在楔形体底部及焊缝位置。研究结果对舰船结构设计以及入水砰击研究提供了指导依据。<br>

关键词：入水砰击；弹性楔形体；流固耦合；波流作用