شبيه سازي عددي برخورد پرتابه هاي سرعت پايين با سطح آب

Numerical Simulation of Impact of Low Velocity Projectiles With Water Surface

در اين مقاله با استفاده از روش المان محدود و فرمول بندي اولري-لاگرانژي برخورد سازه هايي با سطح آب مورد شبيه سازي عددي قرار گرفته است. براي بيان رفتار آب و هوا از مدل مادي نول و براي سازه هاي برخورد كننده از مدل مادي صلب استفاده شده است. معادله حالت ماي گرونايزن نيز به آب و هوا نسبت داده شده است. در اين مقاله، در ابتدا با استفاده از تحليل برخورد استوانه فلزي با سطح آب، نتايج مورد اعتبار سنجي قرار گرفت و سپس برخورد يك گوه، كره و يك پرتابه خاص شبيه سازي شد. از خروجي هاي مهم اين نحليل استخراج نيرو و فشار وارد بر پرتابه، تغييرات سرعت و شتاب در حين ورود به آب، تغييرات تنش-كرنش و نيز تغييرات سطح آب در مراحل مختلف تحليل هستند. نتايج حاصل از شبيه سازي براي استوانه با نتايج آزمايشگاهي موجود تطابق خوبي نشان مي دهد و نتايج حاصله براي ديگر پرتابه ها داراي روند منطقي هستند

In this article, Finite Element Method (FEM) and Eulerian-Lagrangies Algorithm (ELA) formulation were used to numerically simulate the impact of several low-velocity projectiles with water surface. Material models which were used to express behavior of air and water included Null material model. For the projectiles, rigid material model were applied. Results were validated by analyzing the impact of metallic cylinder with a water surface and then the impact of a wedge, sphere and special projectile at low-velocities were simulated. Major outputs were force and pressure applied to the projectile, variations of velocity and acceleration when entering to the water, stress-strain variations and variations of water surface in various steps of the analysis. Results showed that the impact of the structure with fluid can be modeled using finite element model with high accuracy in terms of quality and quantity.Numerical results obtained for cylinder well agrees with the available experimental data. Also the results for other projectiles show a logical trend.