柔性網衣結構的精細化流固耦合三維數值模擬方法技術

本發明專利技術公開了一種柔性網衣結構的精細化流固耦合三維數值模擬方法，具有如下步驟：建立網衣的結構模型和網衣周圍流場的三維數值模型；—求解流場三維數值模型的流體控制方程，計算得到網衣周圍的動水壓力P和速度U；動水壓力P沿網線表面的進行積分運算，得到作用在網衣的水動力荷載Q3；將所述的水動力荷載Q3施加到所述的結構模型，求解結構模型，得到網衣的變形。本發明專利技術考慮結構的幾何非線性情況及節點對剛度的影響情況，保證了網結構變形的連續性。同時采用SST?k?ω湍流方程，可考慮低雷諾數情況，在流固交接面處可進行受力傳遞，做到模型完全精細化耦合，減少了中間變量的設定，保證了模型的整體性及連續性。

【技術實現步驟摘要】
201610183623

【技術保護點】
一種柔性網衣結構的精細化流固耦合三維數值模擬方法，其特征在于具有如下步驟：—建立網衣的結構模型和網衣周圍流場的三維數值模型；—求解流場三維數值模型的流體控制方程，計算得到網衣周圍的動水壓力P和速度U；將該動水壓力P沿網線表面的進行積分運算，得到作用在網衣的水動力荷載Q3；—將所述的水動力荷載Q3施加到所述的結構模型，求解結構模型，得到網衣的變形。

【技術特征摘要】
1.一種柔性網衣結構的精細化流固耦合三維數值模擬方法，其特征在于具有如下步驟：—建立網衣的結構模型和網衣周圍流場的三維數值模型；—求解流場三維數值模型的流體控制方程，計算得到網衣周圍的動水壓力P和速度U；將該動水壓力P沿網線表面的進行積分運算，得到作用在網衣的水動力荷載Q3；—將所述的水動力荷載Q3施加到所述的結構模型，求解結構模型，得到網衣的變形。2.根據權利要求1所述的柔性網衣結構的精細化流固耦合三維數值模擬方法，其特征還在于所述的結構模型的控制方程為：(K0tL+K0tNL)δ=Qt+Δt-F0t---(1)]]>式中，δ是節點位移增量向量，t+ΔtQ是節點荷載向量，是等效單元應力的節點力向量，就是通常小位移情況下的單元剛度矩陣，是單元初位移剛度矩陣，是單元的初應力剛度矩陣。和可以表示為：K0tL0=∫0VBL0T0tD0t0BL0d0V---(2)]]>K0tL1=∫0VBL0T0tD0t0BL1d0V+∫0VBL1T0tD0t0BL0d0V+∫0VBL1T0tD0t0BL1d0V---(3)]]>K0tNL=∫0VBNLT0tS0tB0tNLd0V---(4)]]>F0t=∫0VBLT0tS^0td0V---(5)]]>式中，0D是材料本構矩陣，和是第二類Piola-Kirchhoff應力矩陣和向量。B0tL=B0tL0+B0tL1]]>和分別是線性應變和非線性應變和位移的轉換矩陣。B0tL0=N01,10N02,10...N0n,100N01,20N02,2...0N0n,2N01,2N01,1N02,2N02,1...N0n,2N0n,1N1x‾010N2x‾010...Nnx‾010]]>N0k,j=∂Nk∂x0j;x‾01=Σk=1nNk0x1k]]>B0tL1=[L11N01,1L21N01,1L11N02,1L12N01,2L22N01,2L12N02,2L11N01,2+L12N01,1L21N01,2+L22N01,1L11N02,2+L12N02,1L33N1x‾010L33N2x‾01L21N02,1...L11N0n,1L21N0n,1L22N02,2...L12N0n,2L22N0n,2L21N02,2+L22N02,1...L11N0n,2+L12N0n,1L21N0n,2+L22N0n,10...L33Nnx‾010]]>L11=Σk=1nN0k,1δ1kt;L12=Σk=1nN0k,2δ1kt;L21=Σk=1nN0k,1δ2kt;]]>L22=Σk=1nN0k,2δ2kt;L33=(Σk=1nNkδ1kt)/x‾01;]]>B0tNL=N01,10N02,10...N0n,10N01,20N02,20...N0n,200N01,10N02,1...0N0n,10N01,20N02,2...0N0n,2N1x‾010N2x‾010...Nnx‾010]]>S0t=S0t11S0t12000S0t21S0t2200000S0t11S0t12000S0t21S0t2200000St33]]>S^0t=S0t11S0t22S0t12S0t33]]>S0tij=D0tijklϵ0tij]]>D0tijkl=2G(δikδjl+v1-2vδijδkl)]]>Q為結構受到的外載荷，包括重力載荷Q1、浮力Q2和水動力Q3；Q＝Q1+Q...

【專利技術屬性】
技術研發人員：許條建，唐鳴夫，董國海，趙云鵬，畢春偉，
申請(專利權)人：大連理工大學，
類型：發明
國別省市：遼寧;21