基于OpenFOAM重力式采样器自由下落姿态数值分析

摘要

为了提高深水重力式沉积物采样器在海流、缆绳等外力作用下的采样效率,基于OpenFOAM程序并通过动态重叠网格方法,模拟静水中采样器在触底前较大范围内自由下落时的姿态.首先构建采样器与流体相互作用三维时域耦合计算模型,并采用Newmark法对结构在流场中的运动方程进行迭代求解;验证网格收敛性,分别对初始倾角为0°和5°的采样器自由下落姿态进行时域模拟,分析下落距离、下落速度以及采样器偏转角之间的相互关系并研究采样器的偏转角对取样效率的影响.研究结果表明:本文构建的结构与流体相互作用的三维时域计算模型可以精确模拟采样器自由下落姿态;采样器的初始偏转角对采样器下落姿态以及取样效率均有较大影响.