[發(fā)明專利]一種水翼流固耦合面水動力和位移傳遞算法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011301378.7 | 申請日： | 2020-11-19 |
| 公開（公告）號： | CN112417594A | 公開（公告）日： | 2021-02-26 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 仲繼澤;王春旭;沈渡;張威;閆肖杰 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國艦船研究設(shè)計中心 |
| 主分類號： | G06F30/15 | 分類號： | G06F30/15;G06F30/23;G06F119/10;G06F119/14 |
| 代理公司： | 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102 | 代理人： | 胡建平;王杰 |
| 地址： | 430064 湖*** | 國省代碼： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 水翼流固 耦合 動力 位移 傳遞 算法 | ||
1.一種水翼流固耦合面水動力和位移傳遞算法，其特征在于，該算法包括
(1)位移傳遞方法：
在水翼流固耦合計算中，在流固耦合面上的任意一個流場網(wǎng)格節(jié)點A，必然存在一個與A最近的水翼有限元網(wǎng)格單元；在計算的初始時刻，水翼雖然受到了水動力的作用，但是還未發(fā)生振動及變形，所述水翼有限元網(wǎng)格單元附近存在一點a，其空間坐標(biāo)(xa,ya,za)與A的空間坐標(biāo)(xA,yA,zA)相等；當(dāng)水翼在水動力作用下發(fā)生振動或變形時，a的坐標(biāo)也隨之變化；設(shè)定A與a的位移相同，使水翼發(fā)生振動和變形之后，A和a的空間坐標(biāo)仍然保持相等；至此，完成了水翼振動及變形位移向流場網(wǎng)格的傳遞；
(2)水動力傳遞方法：
基于上述設(shè)定A與a的位移相同，直接采用水翼流固耦合面上流場網(wǎng)格面的流場壓力作為水動力傳遞的源，通過力等效的方法推導(dǎo)流固耦合面上水翼流場網(wǎng)格節(jié)點水動力向量，從而實現(xiàn)水動力的傳遞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水翼流固耦合面水動力和位移傳遞算法，其特征在于，該算法適用于六面體有限元網(wǎng)格和四邊形流場網(wǎng)格的面網(wǎng)格，實際應(yīng)用時應(yīng)采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格離散方法對水翼及其流場進(jìn)行空間離散。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水翼流固耦合面水動力和位移傳遞算法，其特征在于，設(shè)水翼六面體有限元網(wǎng)格單元的節(jié)點編號為1～8；在有限元理論中，點a的位移是與有限單元1～8號節(jié)點的位移相互關(guān)聯(lián)的，即：
式中，xa表示點a的位移，xi表示第i號節(jié)點的位移，Ni表示第i個節(jié)點相關(guān)的形函數(shù)，
則A的位移為：
式中，xA表示A的位移。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水翼流固耦合面水動力和位移傳遞算法，其特征在于，水動力傳遞方法中通過力等效的方法推導(dǎo)流固耦合面上水翼流場網(wǎng)格節(jié)點水動力向量，具體為：
對于水翼流固耦合面上任意一個流場網(wǎng)格節(jié)點M，其附近必定存在4個四邊形流場網(wǎng)格面，假定這4個流場網(wǎng)格面編號為1、2、3、4，而M正是4個流場網(wǎng)格面的公共節(jié)點；
在流場計算的有限體積理論中，流場壓力值存儲在流場網(wǎng)格單元面的中心點上，那么節(jié)點M的水動力向量FM可以采用上述4個流場網(wǎng)格面中心點處的水動力向量平均得到，即：
式中，pi表示第i個流場網(wǎng)格單元面中心點處的流體壓力；si表示第i個流場網(wǎng)格單元面的面積向量。
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