[发明专利]一种基于运动参数的二维结构物入水砰击力分解和计算方法

权利要求书

1.一种基于运动参数的二维结构物入水砰击力分解和计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、绘制二维物体模型，将绘制的二维物体模型输入到CFD软件中，模拟物体从刚接触水面至完全没入自由液面以下的垂向入水过程，其中，使物体做预设高速度的匀速入水运动，在此过程中，关闭流体的重力；

步骤2、提取物体所受的垂向或水平砰击力F随浸没深度h的变化曲线，基于所述预设高速度的速度值获取第一个随浸没深度变化的系数F_v(h)；

步骤3、在CFD软件中，模拟物体从刚接触水面至完全没入自由液面以下的垂向入水过程，其中，使物体做预设高初速度的匀变速运动，在此过程中，关闭流体的重力；

步骤4、提取物体所受的垂向或水平砰击力F′随浸没深度h的变化曲线，在各个浸没深度下，基于步骤2中F_v(h)的值以及步骤3中物体的速度值和加速度值获取第二个随浸没深度变化的系数F_w(h)；

步骤5、在CFD软件中，打开流体的重力，模拟物体从刚接触水面至完全没入自由液面以下的垂向入水过程，其中，使物体做预设低速度的匀速入水运动；

步骤6、提取物体所受的垂向或水平砰击力F″随浸没深度h的变化曲线，在各个浸没深度下，基于步骤2中F_v(h)的值以及步骤5中物体的速度值获取第三个随浸没深度变化的系数F_g(h)；

步骤7、基于任意时刻物体的浸没深度、速度、加速度以及F_v(h)、F_w(h)、F_g(h)计算二维结构物入水砰击力。

2.根据权利要求1所述的基于运动参数的二维结构物入水砰击力分解和计算方法，其特征在于，所述步骤2中，通过如下方式提取第一个随浸没深度变化的系数F_v(h)：

其中：ρ是流体的密度，v表示预设高速度的速度值；

所述步骤4中，通过如下方式提取第二个随浸没深度变化的系数F_w(h)：

其中，F_v是在步骤2中提取得到的系数在各个浸没深度下的值，v′是各个浸没深度下物体的速度值，a表示物体所做的匀变速运动的加速度值；

所述步骤6中，通过如下方式提取第三个随浸没深度变化的系数F_g(h)：

其中，F_v是在步骤2中提取得到的系数在各个浸没深度下的值，v″是预设低速度的速度值。

3.根据权利要求2所述的基于运动参数的二维结构物入水砰击力分解和计算方法，其特征在于，所述步骤7中，对于该二维物体，入水过程中任意时刻，当提前知晓其浸没深度、速度、加速度时，其所受的垂向或水平砰击力可用下式计算：

f(H)＝ρV²F_v(H)+ρAF_a(H)+ρgF_g(H)

其中，f是受力值，H、V、A分别是此刻物体的浸没深度、速度、加速度，F_v、F_a、F_g分别是提取出来的仅与浸没深度相关的系数，ρ为流体的密度，g为重力加速度。