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全非线边界条件下曲面形物体入水砰击载荷数值方法研究的开题报告
一、研究背景与意义
随着人类社会的发展和科技进步，水面环境的研究成为了一个热门话题，特别是水上交通运输和海洋工程的发展，成为了国家重点发展领域之一。而在这些领域中，某些结构体在入水过程中会遭受到惊涛骇浪的砰击载荷，因此如何准确地计算或模拟这种载荷对结构体的影响，具有重要的理论和实际意义。
通常情况下，入水砰击载荷可以采用线性边界条件进行简化计算，但是这种方法并不能准确地模拟真实情况下结构体和水域之间的相互作用。对于非线边界条件下的曲面形物体入水砰击载荷数值方法的研究成为了学术界和工程界的关注焦点。
因此，本研究将探讨非线边界条件下曲面形物体入水砰击载荷数值方法，旨在提高入水载荷计算的准确性，为相关领域的设计和研究提供参考和借鉴。
二、研究内容
1.基于CFD（ComputationalFluidDynamics）模拟技术，探讨不同的入水砰击载荷计算方法；
2.综合考虑入水砰击时的水动力和结构体的物理特性，建立数值模型；
3.采用有限元法对数值模型进行仿真分析，定量计算入水砰击载荷对结构体的影响；
4.对比线性边界条件计算方法和本研究提出的非线边界条件计算方法，评估准确性和适用性；
5.通过实验验证，对数值方法进行进一步的优化和改进。
三、研究目标
1.研究不同入水砰击载荷计算方法的优缺点；
2.建立能够准确预测非线边界条件下曲面形物体入水砰击载荷的数值模型；
3.验证数值模型的准确性和可靠性；
4.提高对入水砰击载荷的计算和预测能力，为相关领域的设计和研究提供支持。
四、研究方法
1.理论分析法：分析不同入水砰击载荷计算方法的优缺点，为后续研究提供理论基础；
2.CFD模拟法：利用CFD软件进行水动力模拟，探究实验条件下不同入水砰击载荷的特征；
3.有限元法：在理论分析和CFD模拟的基础上，采用有限元法对数值模型进行仿真分析，以计算入水砰击载荷对结构体的影响；
4.实验验证法：构建实验场景，对数值模型进行实验验证，优化和改进数值方法。
五、研究计划
本研究计划分为以下几个阶段：
1.阶段一：文献调研和理论分析，对入水砰击载荷的计算方法进行分析和总结，并确定研究方向。
2.阶段二：CFD模拟，建立不同入水砰击载荷的数值模型，进行仿真分析，探究砰击时水的动力特性。
3.阶段三：有限元法分析，利用CFD得到的数据，建立数值模型，进一步仿真分析入水时砰击产生的载荷及其对结构体的影响。
4.阶段四：实验验证，采用先进的实验仪器，构建实验场景验证数值模型的准确性，并对数值方法进行优化和改进。
5.阶段五：论文撰写、修改和答辩。
六、预期成果
1.建立能够准确预测非线边界条件下曲面形物体入水砰击载荷的数值模型；
2.对比分析线性边界条件计算方法和本研究提出的非线边界条件计算方法的优缺点；
3.验证数值模型的准确性和可靠性，提高对入水砰击载荷的预测能力；
4.提供科学的方法和理论支持，为相关领域的设计和研究提供参考和借鉴。
七、参考文献
[1]李伟，王辉.曲面物体入水砰击载荷的模拟与数值算法[J].工程力学，2017，34（7）：98-102.
[2]张华，李牧宇，徐亚南，等.曲面物体入水砰击的数值计算方法研究[J].水动力学研究与进展，2018，32（4）：100-106.
[3]王萌，王立斌.基于CFD的水域冲击载荷数值模拟分析[J].水利水电技术，2016，47（11）：121-128.