纵荡与升沉耦合激励下晃荡波特性及响应规律研究

摘要

基于有限差分法对Navier-Stokes方程进行数值离散,建立纵荡与升沉耦合激励下流体晃荡三维数值模型,自由液面采用具有二阶精度的流体体积法进行追踪.基于势流理论推导出纵荡与升沉耦合激励下理想流体晃荡解析解,用于验证已建立的数值模型与响应规律分析.该模型也与文献结果进行对比分析,表明该模型能准确地模拟耦合激励下的非线性晃荡问题.理论与数值结果表明:即使单自由度纵荡与升沉激励无法激发明显的波动,即非共振,当激励频率的和值或差值接近流体系统自然频率时,耦合激励也可以激发共振晃荡波;耦合晃荡波与激励频率的关系也通过两组扫频分析得到.