水漂動力學(xué)建模與仿真.pdf

1、水漂現(xiàn)象是生活中常見的物理現(xiàn)象，近年來在工程領(lǐng)域中積聚了許多類似于水漂現(xiàn)象的工程問題亟待解決，水漂問題值得人們關(guān)注。目前，水漂問題的理論研究工作尚待建立，實驗工作也剛剛開展。對于水漂體水中階段的水動力問題以及彈跳動力學(xué)特性有待進(jìn)一步研究和解決。本文通過理論建模、數(shù)值計算和動力學(xué)特性分析相結(jié)合的方法對水漂體的水動力以及連續(xù)彈跳動力學(xué)特性進(jìn)行了深入研究，一下為本文的主要研究內(nèi)容和成果：
　　（1）為解決水漂體水中階段水動力問題，分別使

2、用了兩種不同的理論建立了水漂體的力學(xué)模型。首先，以Von Karman楔形體入水沖擊理論為基礎(chǔ)，建立了平板傾斜入水沖擊力模型。其次，根據(jù)平板滑行理論建立了平板的滑水力模型。最后，通過數(shù)值計算對兩種力學(xué)模型進(jìn)行了相關(guān)特性的比較，并建立3自由度水漂動力學(xué)模型，對兩種力學(xué)模型進(jìn)行了仿真驗證。
　　（2）建立了6自由度的水漂物理模型，根據(jù)Lagrange方程推導(dǎo)了水漂動力學(xué)方程，全面的描述了水漂體整個過程的運(yùn)行姿態(tài)和運(yùn)行軌跡。由于運(yùn)動方程

3、的復(fù)雜性不便于后續(xù)的分析處理，因此對水漂體的運(yùn)動方程進(jìn)行了相應(yīng)的簡化整理。最后對水漂體可能的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行了預(yù)測和分類，對相應(yīng)運(yùn)動狀態(tài)下的參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整。
　?。?）對水漂動力學(xué)方程進(jìn)行了數(shù)值求解得到了水漂體全過程的軌跡和姿態(tài)參數(shù)。通過對軌跡和姿態(tài)參數(shù)的分析，得到了水漂體彈跳動力學(xué)特性以及連續(xù)彈跳的形成機(jī)理。并與文獻(xiàn)實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，驗證了動力學(xué)模型的合理性。
　　研究結(jié)果顯示：入水攻角和高速自旋對水漂體的運(yùn)行軌跡有較大影響