شبیه سازی عددی برخورد پرتابه‌های سرعت پایین با سطح آب
Subject Areas : Journal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering
نجمه خضرائیان
1
(
استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اسلامشهر، تهران، ایران.
)
ناصر دشتیان گرامی
2
(
دانشجوی دکتری، دانشکده مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
)
Keywords: المان محدود, اثر متقابل سازه و سیال -برخورد با سطح آب, فرمولاسیون اولری-لاگرانژی,
Abstract :
در این مقاله با استفاده از روش المان محدود و فرمولبندی اولری-لاگرانژی برخورد سازه هایی با سطح آب مورد شبیهسازی عددی قرار گرفته است. برای بیان رفتار آب و هوا از مدل مادی نول و برای سازه های برخورد کننده از مدل مادی صلب استفاده شده است. معادله حالت مای گرونایزن نیز به آب و هوا نسبت داده شده است. در این مقاله، در ابتدا با استفاده از تحلیل برخورد استوانه فلزی با سطح آب، نتایج مورد اعتبار سنجی قرار گرفت و سپس برخورد یک گوه، کره و یک پرتابه خاص شبیه سازی شد. از خروجیهای مهم این نحلیل استخراج نیرو و فشار وارد بر پرتابه، تغییرات سرعت و شتاب در حین ورود به آب، تغییرات تنش-کرنش و نیز تغییرات سطح آب در مراحل مختلف تحلیل هستند. نتایج حاصل از شبیه سازی برای استوانه با نتایج آزمایشگاهی موجود تطابق خوبی نشان می دهد و نتایج حاصله برای دیگر پرتابهها دارای روند منطقی هستند
[1] Anghileri M., Spizzica A., Experimental validation of finite element models for water impacts, Proceedings of the second international crash users’ seminar, Cranfield Impact Centre Ltd, England, 1995.
[2] Korobkin A., Ohkusu M., Impact of two circular plates one of which is floating on a thin layer of liquid, Journal of Engineering Mathematics, vol. 50, 2004, pp.343–358.
[3] Wagner H., Phenomena associated with impacts and sliding on liquid surfaces, NACA Library, Langley Aeronautical Laboratory, 1936. Translation of: Wagner, H., 1932. U¨ ber stob und gleitvorga¨ nge an der oberfla¨ che von flu¨.
[4] Battistin D., Iafrati A., Hydrodynamic loads during water entry of two-dimensional and axisymmetric bodies. Journal of Fluids and Structure, vol. 17, 2003, pp.643–664.
[5] Park M., Jung Y., Park W., Numerical study of the impact force and ricochet behaviour of high speed water entry bodies. Computer Fluids, vol. 51, 2003, pp. 932-939.
[6] Roe SM., Numerical and experimental analysis of initial water impact of an air dropped REMUS AUV, Dissertation, MIT, 2005.
[7] Kleefsman T., Water Impact Loading on Offshore Structures. A Numerical Study, PHD thesis, 2005.
[8] Fairlie-Clarke AC., Tveitnes T., Momentum and gravity effects during the constant velocity water entry of wedge-shaped sections, Ocean Engineering, vol. 35, 2007, pp.706-716.
[9] Wu G., Numerical simulation for water entry of a wedge at varying speed by a high order boundary elementmethod,Journal of Marine Science and Application, vol. 11, 2012, pp. 143-149.
[10] Ahmadzadeh M., Saranjam B., Hoseini Fard A., Binesh AR., Numerical simulation of sphere water entry problem using Eulerian–Lagrangian method, Applied Matheatical Modelling, vol. 38, 2014, pp.1673-1684.
[11] Olovsson L., Souli M., ALE and Fluid Structure Interaction Capabilities in LS- DYNA, Proceedings of the 6th International LS-DYNA Users Conference”, Dearborn, Michigan, April, 2000.
[12] Randhawa H.S., Lankarani H. M., Finite element analysis of impacts on water and its application to helicopter water landing and occupant safety, International Journal of Crashworthiness, vol. 8, 2003, pp.189-200.
[13] Halliquist J.O., Simplified Arbitrary Lagrangian-Eulerian, LS-DYNA Theoretical Manual, 1998.
[14] LS-DYNA Theory Manual, Livermore Software Technology Corp, 2007.
[15] Seif M., Mousaviraad S., Saddathosseini S., Numerical Modeling of 2-d Water Impact in One Degree of Freedom, Sintesis Tecnologica, vol. 2, 2005, pp. 79-83.
[16] Greenhow M., Lin WM., Non linear free surface effects: experiments and theory. Report No. 83-19, Department of Ocean Engineering, MIT, Cambridge, 1983.
[17] Campbell IMC., Weynberg PA., Measurement of parameters affecting slamming. Report No 440, Wolfson Unit of Marine Technology, Tech. Rep. Centre No. OT-R-8042, Southampton, UK, 1980.
