| 复合材料水翼水动力响应数值模拟研究 |
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| 引用本文： | 张后胜,黄彪,吴钦,姚志峰,傅晓英.复合材料水翼水动力响应数值模拟研究[J].水动力学研究与进展(A辑),2022(2):159-171. |
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| 作者姓名： | 张后胜 黄彪 吴钦 姚志峰 傅晓英 |
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| 作者单位： | 1. 北京理工大学机械与车辆学院;2. 中国农业大学水利与土木工程学院;3. 四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金(51839001,51909002,52079004)；;北京市自然科学基金(3212023)；;四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室开放基金~~； |
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| 摘 要： | 该文针对NACA0009复合材料梯形水翼进行流固耦合数值计算，研究复合材料水翼水力阻尼及水弹性响应特性。研究建立了复合材料水翼流场模型、结构模型、流固耦合计算模型及湿模态模型，并利用实验结果对模型进行验证。模态分析结果表明：复合材料铺层角φ影响水翼模态振型，相比于φ=0°铺层，φ=+30°铺层和φ=-30°铺层水翼的一阶模态频率降低，二阶和三阶模态频率升高。研究进一步对水翼振动过程的阻尼特性进行分析，得到了水力阻尼比与流速的经验关系式，复合材料水翼水力阻尼比与流速成正比，且相比于φ=0°铺层，φ=+30°铺层和φ=-30°铺层水翼的水力阻尼比更大。分析了不同流速下复合材料水翼的水动力载荷特性：对于稳态水动力载荷，φ=+30°铺层水翼的载荷系数随流速增加而增大，φ=-30°铺层随流速增加而减小，φ=0°铺层随流速增加而略有增加；对于瞬态水动力载荷，初步分析表明，水翼受到的水动力作用形式与铺层角相关：相较于流速，铺层角φ对瞬态载荷分布的影响更大，且φ=+30°铺层水翼吸力面尾缘附近所受水动力比φ=0°铺层更大。
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| 关 键 词： | 流固耦合 水力阻尼 水弹性响应 复合材料水翼 |
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