溃坝水流冲击弹性板模型试验与数值模拟OA北大核心CSTPCD

研究流固耦合(FSI)问题对于准确预测水流与结构之间的相互作用具有十分重要的意义。基于光滑粒子流体动力学(SPH)方法建立溃坝水流冲击弹性板数值模型,通过物理模型试验和有限元法(FEM)多角度验证SPH模型的有效性和优越性,通过分析流场的性质、流固作用力以及结构的频谱变化规律,进一步剖析自由表面流冲击下流固耦合本质特征。结果表明:①水流之间速度的跳跃和自由液面的强曲率导致在水流空腔处产生涡旋;②水流翻越弹性板时产生顺时针涡量,当撞击壁面的水流再次接触弹性板时由于流速的不同而产生逆时针涡量;③水流冲击下流固作用力呈现出先增大后减小再增大的变化趋势,弹性结构变形越小受到的力越大;④弹性结构固定端沿自由端振动频率逐渐降低,弹性板自由端变形越大其振动响应越弱,其一阶频率由2.88 Hz减至2.44 Hz,二阶频率由6.24 Hz减至5.68 Hz,三阶频率由9.57 Hz减至8.96 Hz。