张晓强，王冠，冯金富

(1.空军工程大学 航空航天工程学院，陕西 西安　710038；2.中国人民解放军95899部队，北京　100085)



仿真技术

球体结构近水面运动过程附加质量研究*

张晓强1，王冠2，冯金富1

(1.空军工程大学 航空航天工程学院，陕西 西安710038；2.中国人民解放军95899部队，北京100085)

摘要：基于CFD平台，运用VOF法和动网格技术，针对球体结构近水面运动过程提出了一种新的附加质量求解方法，推导了相应的数学公式，构建了数值模型，设定不同的运动规律对方法进行了验证分析，在此基础上，计算了不同浸深状态时球体结构的附加质量。结论表明，提出的求解方法正确有效；接近自由面过程中，球体结构的垂向和横向附加质量均呈下降趋势，顶端刚好接触自由面时分别下降29.6%和16.2%，对球体结构稳定性、安全性设计的影响不可忽略。

关键词：球体结构；附加质量；自由液面；水动力；流固耦合；动网格；数值计算

0引言

球体结构广泛应用于海洋工程、船舶工程等领域，如潜艇、深潜器、海洋营救装置等[1-2]。目前，对此类结构物的经济性、稳定性、安全性的设计要求日益增加，需要设计者研究球体结构的整体受力，明晰其水动力特性。因此，对于球体结构水动力特性尤其是近水面水动力特性的研究具有十分重要的工程意义。文献[3]研究了有限深水中潜浮式球体的辐射与绕射问题，文献[4]研究了有限深水中球形潜体产生的速度场及自由面上的位移场，但依然无法解决球体结构近水面运动过程中与水流体的运动耦合问题。……