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任务书.docx

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任务书
任务书
题目：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
一、研究背景和意义
自从人类有了仿生潜艇、潜水器和水下机器人等水下设备后，对于海洋的探索和装备的开发有了很大的促进。而水下设备在海洋的探索中需要面对的最大挑战之一就是入水和离水的瞬间发生的砰击载荷。这种载荷的特性，使得其很难被预测和掌控。砰击载荷一般是非线性的，且在瞬间产生，使得其很难在实际情况中得到准确计算和模拟。此外，由于水下设备的形态各异，存在复杂的曲面形变特性，因此目前并没有针对全非线边界条件下曲面形物体入水砰击载荷数值方法综合研究，为了充分应用计算机技术，开发高效，经济，安全的水下设备，本研究将探索全非线边界条件下曲面形物体入水砰击载荷数值模拟方法，对于水下设备入水砰击载荷的预测和掌控有着重要的意义。
二、研究内容
1.确定入水砰击载荷的影响因素。
2.建立全非线边界条件下曲面形物体入水砰击载荷数值模拟模型。
3.验证数值模拟模型的正确性和可靠性。
4.测试不同入水角度、不同水深和不同模型尺寸下的入水瞬间载荷及其时变特性。
5.分析不同入水条件下载荷变化的规律和影响因素。
6.制定提高水下设备入水瞬间载荷防护能力的措施和建议。
三、研究方法
1.研究入水砰击载荷的影响因素，将采用CFD（ComputationalFluidDynamics）数值模拟方法。
2.建立全非线边界条件下曲面形物体入水砰击载荷数值模拟模型，将采用有限元数值分析模型。
3.验证数值模拟模型的正确性和可靠性，将采用数值模拟和实验相结合的方法。
4.测试不同入水角度、不同水深和不同模型尺寸下的入水瞬间载荷及其时变特性，将采用数值模拟及实验相结合的方法。
5.分析不同入水条件下载荷变化的规律和影响因素，将采用数值分析，统计分析，实验数据处理等方法。
6.制定提高水下设备入水瞬间载荷防护能力的措施和建议，将采用数值分析及经验总结相结合的方式。
四、研究进度及计划
本研究预计完成时间为2年。
第一年：确定入水砰击载荷的影响因素，建立数值模拟模型，验证模型的正确性和可靠性。
第二年：测试不同入水角度、不同水深和不同模型尺寸下的入水瞬间载荷及其时变特性；分析不同入水条件下载荷变化的规律和影响因素；制定提高水下设备入水瞬间载荷防护能力的措施和建议。
五、研究成果
本研究的成果将分为以下几个方面：
1.确定入水砰击载荷的影响因素，建立全非线边界条件下曲面形物体入水砰击载荷数值模拟模型。
2.测试不同入水角度、不同水深和不同模型尺寸下的入水瞬间载荷及其时变特性。
3.分析不同入水条件下载荷变化的规律和影响因素。
4.制定提高水下设备入水瞬间载荷防护能力的措施和建议。
5.公开发表相关学术论文，提高相关领域的研究水平。
六、研究资金
本研究所需资金为50万人民币。其中，包括仪器设备采购费用10万元、材料费5万元、实验费15万元、出版费5万元、差旅费和住宿费10万元、研究人员工资费5万元。
七、参考文献
[1]Ding,Y.,Li,H.,Chen,W.,Li,X.,Liu,Y.,&Zhang,X.(2019).Numericalsimulationofwater-entryofadeformabletwo-dimensionalcylinderatdifferentimpactvelocities.ChineseJournalofOceanologyandLimnology,37(2),419-426.
[2]Wang,X.L.,&Liu,X.D.(2018).Studyonhydroelasticperformanceofunderwatervehicleunderslammingloads[J].JournalofShanghaiJiaoTongUniversity,23(2),148-156.
[3]Wu,W.F.,Zhang,W.M.,Ma,W.N.,&Ding,Y.(2015).Numericalsimulationofcomplexhydroelasticslammingproblemsusingatwo-phasemixturemodel.JournalofHydrodynamics,27(3),357-365.