1、高速三體船的砰擊強(qiáng)度研究是非常復(fù)雜和具有實(shí)際意義的課題。在國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目--高速三體船關(guān)鍵技術(shù)研究支持下，本文采用數(shù)值仿真與試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法研究了高速三體船砰擊強(qiáng)度問題，主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下： 1、對(duì)國(guó)內(nèi)外已有的結(jié)構(gòu)入水砰擊的基本理論進(jìn)行消化、吸收和總結(jié),重點(diǎn)介紹了楔形體入水砰擊基本理論、數(shù)值計(jì)算方法和水彈性理論，平底結(jié)構(gòu)入水的空氣墊理論，考慮空氣墊效應(yīng)平底結(jié)構(gòu)砰擊壓力峰值計(jì)算方法，三維鈍體結(jié)構(gòu)入水的線性理論及其“反問

2、題”方法，分析總結(jié)了各理論的適用范圍和存在的不足之處。 2、對(duì)高速三體船砰擊強(qiáng)度中運(yùn)用的數(shù)值仿真方法的基本理論和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，明確了仿真中使用的流體材料和結(jié)構(gòu)材料物理參數(shù)和力學(xué)行為，確定了使用無反射邊界條件消除邊界對(duì)砰擊區(qū)域的影響，采用剛性墻對(duì)稱邊界條件減小運(yùn)算量；研究了仿真計(jì)算模型的網(wǎng)格尺寸和精度控制的問題，得出了高速三體船結(jié)構(gòu)入水砰擊仿真計(jì)算較優(yōu)的網(wǎng)格劃分尺度，有效的解決了LS-DYNA通用軟件在高速三體船砰擊強(qiáng)度研究

3、上的應(yīng)用問題。 3、在采用LS-DYNA仿真計(jì)算平板結(jié)構(gòu)入水砰擊問題與已有試驗(yàn)對(duì)比的基礎(chǔ)上，證明用LS-DYNA仿真計(jì)算結(jié)構(gòu)入水砰擊問題的正確性和有效性。在此基礎(chǔ)上，采用有限元流固耦合方法研究了高速三體船連接橋結(jié)構(gòu)的入水砰擊問題，得到了一些有意義的結(jié)論：(a) 主船體濺射的浪花導(dǎo)致主船體和輔船體間空氣的逃逸，削弱空氣墊的緩沖作用，連接橋的砰擊壓力峰值比作為平板處理時(shí)的值大。(b) 在系列仿真研究的基礎(chǔ)上，回歸了高速三體船入水砰擊

4、連接橋砰擊壓力峰值的公式，砰擊壓力峰值基本上與入水速度的平方成正比；空氣墊、飛濺等非線性因素對(duì)連接橋砰擊壓力的影響隨著砰擊速度的增加成二次指數(shù)遞減；砰擊速度較低時(shí)影響隨著速度的增加迅速減小，砰擊速度較高時(shí)基本沒有影響。(c) 連接橋壓力峰值在連接橋距主船體舷側(cè)0.7b的距離形成最大值，在連接橋距主船體舷側(cè)0.3b處形成次大值。(d)連接橋所受的砰擊壓力持續(xù)時(shí)間與速度成一次指數(shù)遞減；在砰擊速度較低時(shí)，壓力峰值持續(xù)的時(shí)間隨著砰擊速度的增加迅

5、速遞減；在砰擊速度較高時(shí)，壓力峰值持續(xù)的時(shí)間遞減速度十分緩慢。(e)空氣層在高速三體船連接橋入水砰擊中減小了壓力峰值，起到緩沖墊作用，隨著砰擊速度的增加，空氣層對(duì)壓力峰值的影響減小；隨著高速三體船結(jié)構(gòu)質(zhì)量增加，連接橋砰擊壓力峰值迅速增大，當(dāng)結(jié)構(gòu)質(zhì)量超過一定的臨界結(jié)構(gòu)質(zhì)量值時(shí)，砰擊壓力峰值基本保持不變；隨著連接橋?qū)挾鹊脑黾樱B接橋壓力峰值基本成線性增加；當(dāng)高速三體船主船體舭部升高角度較小時(shí)，砰擊壓力峰值并不是很大，當(dāng)角度到達(dá)第一臨界角度時(shí)

6、，連接橋的砰擊壓力峰值迅速增大，當(dāng)角度到達(dá)第二臨界角度時(shí)，隨著角度的增大，砰擊壓力峰值增加速度減緩，在此基礎(chǔ)上提出了砰擊壓力臨界舭升高角的概念。 4、采用數(shù)值仿真方法研究了高速三體船主船體砰擊問題，得到一些有意義的結(jié)論：(a) 在系列仿真研究的基礎(chǔ)上，回歸了高速三體船入水砰擊主船體砰擊壓力峰值的公式，發(fā)現(xiàn)砰擊壓力峰值基本上與入水速度的平方成正比；空氣墊、飛濺等因素對(duì)主船體砰擊壓力峰值的影響隨著砰擊速度的增加成二次指數(shù)遞減：主船體

7、砰擊壓力峰值在距主船體縱中剖面3/8B的距離處形成最大值；主船體砰擊壓力持續(xù)時(shí)間與速度成一次指數(shù)遞減。(b)空氣層在高速三體船主船體砰擊中起到緩沖墊作用，有利于減小主船體砰擊壓力峰值：空氣層對(duì)主船體砰擊壓力峰值的影響隨著砰擊速度的增加而減小，并且在低速時(shí)影響要比高速時(shí)顯著；高速三體船結(jié)構(gòu)質(zhì)量和連接橋?qū)挾葘?duì)主船體砰擊壓力峰值的影響較??；隨著高速三體船主船體舭部升高角度的增加，主船體的砰擊壓力峰值逐漸減小，并且與莊生侖博士試驗(yàn)結(jié)果具有相同的

8、變化趨勢(shì)。 5、介紹了在水動(dòng)力學(xué)沖擊領(lǐng)域內(nèi)試驗(yàn)研究一系列成果：莊生侖對(duì)平底結(jié)構(gòu)和楔形體砰擊的系列試驗(yàn)研究、MARINTEK實(shí)驗(yàn)室對(duì)楔形體和船艏外飄砰擊的試驗(yàn)研究、楔形體入水沖擊國(guó)際性比較研究、SWATH雙體船入水砰擊試驗(yàn)研究和VISBY隱身艦實(shí)船試驗(yàn)研究。在此基礎(chǔ)上，試驗(yàn)研究了高速三體船砰擊強(qiáng)度，自行設(shè)計(jì)了試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，完成了試?yàn)裝置和模型的加工，調(diào)試了整個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行了高速三體船模型系列砰擊試驗(yàn)。試驗(yàn)記錄了高速三體船發(fā)

9、生砰擊時(shí)的完整過程，測(cè)試了高速三體船模型在不同高度下落入水砰擊過程中主船體和連接橋受到的砰擊壓力峰值及分布、加速度響應(yīng)值和變形響應(yīng)值，并把壓力峰值與入水速度值進(jìn)行回歸分析，提出了主船體和連接橋的砰擊壓力峰值預(yù)報(bào)公式，從公式中分析得知，壓力峰值與入水砰擊速度的平方成正比，空氣墊、飛濺等非線性因素的影響隨著速度的增加成二次指數(shù)遞減趨勢(shì)，驗(yàn)證了仿真研究高速三體船砰擊強(qiáng)度相關(guān)規(guī)律的正確性。試驗(yàn)也證實(shí)了只有當(dāng)高速三體船的相對(duì)速度超過砰擊臨界速度時(shí)