1.一种投弃式探头水下运动姿态的CFD仿真方法,其特征在于,将投弃式探头从海平面至海底的运动过程进行分阶段仿真模拟计算,将所有阶段的仿真模拟计算结果进行衔接获取投弃式探头在水下的全过程运动姿态,包括步骤:S1、使用SolidWorks三维建模软件构建投弃式探头的三维几何模型;
S2、将S1所构建的投弃式探头三维几何模型导入Space Claim三维建模软件中,以投弃式探头为中心建立圆柱型流体区域,获得三维重叠几何模型,并对各部件进行命名;
S3、使用ANSYS Meshing网格划分软件对三维重叠几何模型进行网格划分并检查网格质量,得到网格文件;
S4、将S3中生成的网格文件导入Fluent求解器中进行初始化配置,并在Fluent求解器设置用户自定义函数UDF;
S5、在Fluent求解器中设置计算时间步长和迭代步数,并设置分阶段仿真深度以及总设定深度,然后进行第一阶段计算,待第一阶段计算结束且收敛后,导出并保存该阶段的投弃式探头运动参数;
S6、重复以上步骤S4、S5的操作进行各阶段仿真模拟计算,并将上一阶段的投弃式探头运动参数填入步骤S4的Fluent求解器中作为下一阶段的初始值,直至达到总设定深度,即完成投弃式探头整个水下运动过程;
S7、将投弃式探头整个水下运动过程中的数据导入CFD‑post软件中进行后处理,查看任意时刻任意位置时投弃式探头运动的速度云图和压力云图,并获取时间‑水下深度的关系。
2.根据权利要求1所述的一种投弃式探头水下运动姿态的CFD仿真方法,其特征在于,所述步骤S2具体为:以投弃式探头为中心向四周建立圆柱型流体区域,并使用布尔操作进行切除圆柱型流体区域与投弃式探头的重合部分,获得三维重叠几何模型。
3.根据权利要求1所述的一种投弃式探头水下运动姿态的CFD仿真方法,其特征在于,所述步骤S3中,进行网格划分时需分别对投弃式探头及圆柱型流体区域进行网格划分,并对投弃式探头网格进行加密处理。
4.根据权利要求1所述的一种投弃式探头水下运动姿态的CFD仿真方法,其特征在于,所述步骤S4中,Fluent求解器初始化配置包括:设置Fluent求解器类型为压力基;
设置时间模型为瞬态模型;
设置速度格式为绝对速度;
设置湍流模型为RNG 模型;
材料添加设置:添加Fluent数据库材料为液态水,属性密度改为海水密度大小3
1.0230g/cm;
单元区域材料添加设置:设置圆柱型流体区域的材料为液态水;
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设置流场的重力方向为Z轴反方向,重力大小为‑9.81/m;
设置动网格,包括设置区域名称为探头,类型为刚体;选择开启六自由度,并设置动网格的初始边界条件,即设置第一阶段运动参数重心位置、重心速度、刚体方向、刚体角速度为0,然后在之后每一阶段对Fluent求解器初始化配置时,将上一阶段仿真后得到的运动参数填入Fluent求解器中进行该阶段的仿真运算。
5.根据权利要求1所述的一种投弃式探头水下运动姿态的CFD仿真方法,其特征在于,所述步骤S4中,用户自定义函数UDF用于设置探头仿真中的自由度参数,包括探头的质量和转动惯量参数。
6.根据权利要求1所述的一种投弃式探头水下运动姿态的CFD仿真方法,其特征在于,所述步骤S5中,时间步长为0.005 0.01s,迭代步数为300 600。
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