[发明专利]一种基于Navier-Stokes方程的防波堤桨叶模态分析方法

摘要

本发明公开了一种基于Navier‑Stokes方程的防波堤桨叶模态分析方法，在振动理论和有限元理论的基础上，利用三维CAD软件对某新型浮式防波堤桨叶进行了建模，借助有限元软件ANSYS的ACT扩展包对其进行了干湿两种状态下的模态分析。通过对比两者的固有频率可以发现在对流体中结构进行模态分析时，流体对其模态的影响是不能忽略的。本发明为该类型防波堤桨叶建设的安全评估提供数据依据，也为研究流体结构的模态提供了一种新的方法。

主权项

1.一种基于Navier‑Stokes方程的防波堤桨叶模态分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、设定桨叶的挡流板直径、挡流板厚度、叶片半径、叶片宽度和叶片厚度参数，利用三维CAD软件建立防波堤桨叶模型；步骤2、将防波堤桨叶模型导入ANSYS Workbench中，设定材料的密度、弹性模量和泊松比，建立防波堤桨叶的有限元模型，在桨叶有限元模型两端的支杆处定义位移边界条件，释放桨叶绕杆旋转的自由度；步骤3、利用Workbench中的Madal模块对真空环境中的桨叶进行模态分析后记录其前5阶振型和固有频率；步骤4、考虑流体的影响，在ANSYS Workbench主界面中利用Extensions Manager命令导入ACT扩展包，返回Workbench中的Geometry模型界面后利用Acoustic Body命令在桨叶周围建立流体域，设定流固耦合面和声速，定义流体域外边界压力自由度为零；步骤5、利用Workbench中的Madal模块，对流体环境中的桨叶进行模态分析，得到前5阶振型和固有频率，并与不考虑流体情况下的结果进行比较，得到的结果为考虑流体影响时桨叶的固有频率比不考虑流体情况下明显降低了，证明了在对流体机械进行模态分析时考虑流体影响的重要性。