物体落水冲击问题

谦谦

走过路过的XDJM，是高手的请指点一下，不是高手的请给个建议吧。已经搜了好几天网络，不得要领啊。
问题：一个物体以一定速度冲击入静止的水域中，想用fluent分析这个过程中的流体流动情况和物体所受冲击力。
（1）用vof定义空气和水的流域时，是应该做一个分界面隔开空气和水、然后将分界面变成interior？还是整体定义、利用patch定义两部分的尺寸范围？（2）如果用open channel的入口、出口边界条件，是仅仅下部水的那一段边界使用明渠边界条件还是包含水和空气的整个入口都可以使用明渠边界条件？（3）open channel里的free surface level的几个高度、速度参数怎么设置？（4）将落水物体设置成wall的边界条件，然后在fluent里设置一个直线向下的运动速度，就可以进行非定常计算了吗？还是需要网格不用动态随着变化，用动网格？

通流

真是想不通啊。为什么总是想着用计算的方法做。但像这种问题，用计算的方法比分析的方法可能更难。因为数值计算适合于连续光滑的物理现象。

onesupeng

问题很好，就看如何研究了

马叉虫

vof+动网格可以实现

谦谦

感谢您的回复！
因为想得到直观的流动图形，所以就想着用fluent了。但是计算总是发散，是它不“连续、光滑”的原因吗？
我也见到有更多的人用有限元ansys非线性去分析冲击，也有用理论的，总感觉理论得多难啊？您说的分析是指什么方法？更简洁吗？
还有，有人用fluent做这种入水冲击的，看他文章说是可以做，所以我也不想见困难就退缩，您是权威，请再细点的给以指教吧？

谦谦

谢谢您，马叉虫！
我没有用动网格做，因为动网格听听都觉得难，我想流体是静止的，只有落水物体在动，所以认为给壁面一个平动速度就ok，难道问题远比这个复杂吗？动网格怎么做，能请你再说得具体点吗？我没有用动网格，但结果总是发散........

我从没在网上求助过，总觉得过客匆匆，没人会真的留下来陪你解决问题，今天看到真有热心人关注，很感动，希望我在他们的帮助下真的能解决问题！

谦谦

谢谢您回复，能回答一下我的4个问题吗？

周华

这好象就是NATURE上的那个问题啊。谁有本事数值模拟一下鞭梢的运动过程，据说也可以甩出激波来啊。

通流

The objective of this edition is the same as that of the earlier editions: To emphasize the formulation of problems in mechanics, to reduce vague ideas into precise mathematical statements, and to cultivate a habit of questioning, analyzing, designing, and inventing in engineering and science.
....
I have known many students who have worked innumerable exercises without ever formulating a problem of their own.

希望对楼主，以及论坛中的很多人有点启发。

通流

还有，有人用fluent做这种入水冲击的，看他文章说是可以做，所以我也不想见困难就退缩，您是权威，
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你的逻辑是有人做过，你就觉得行。你还想得到直观的流动图形，这种想法有点像人们说的CFD=colorful fluid dynamics。  首先想的应该是解决问题，至于漂亮图片只是锦上添花的事。不能当做方法选取的标准。
另外，我什么时候成为权威啦？真是有点受宠若惊的感觉啊。

其实，最重要的问题是你想知道的到底是什么？如果就是那一刹那冲击力的话，这个问题还真是难了。可以想象，在接触水面的一刹那，空气，水（包括水的弹性），及物体（也包括物体的重量及弹性）等都很重要。

如果考虑更实际的情况，一刹那的冲击力可能并不重要，只是一段时间中的冲量，或者说一段时间里的平均冲力，比较重要，那样的话，空气就可以忽略。

加州理工有个很大的项目，好像是模拟原子弹爆炸后的冲击波对地面物品，像楼房等的破坏作用。用商业软件来做，可能还不太现实。

onesupeng

你这个问题多少是有人做过的，你自己调研一下（没有记错的话PRL，POF各有两篇以上相同或者类似的文章）。没有人能帮你解决问题，真要有人能做这个问题，人家早回去写PRL JFM POF了，哪有空陪你玩。

最多给你个启示性的评述而已。

通流

只有落水物体在动，
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在物体离水面很近时，水面难道不会有点反应吗？
完全模拟这个现象比你想的似乎复杂。

mumu8888

看了大家的讨论，我觉得楼主对这个问题有一个重要信息没有说明白，才引出大家的讨论，我觉得楼主没有说明白的就是：到底楼主要求解那个方程组？？
或者关心哪些参数？
比如 只求解固体落入水面之前说用的时间，那是自由下落问题，可以不建立水面，（这仅是举个例子）

如果想求出物体与水面抨击一瞬间 发生的一些物理现象，那么你需要调研一下是否像“通流”老师说的，会有“在物体离水面很近时，水面难道不会有点反应吗？”，而且 这个反应是不是基于NS范畴。
如果你就想大概求一个物体重 空中落入水底的时间，不考虑十分前沿的细节。我觉得VOF+6dof可以解决。

补充一点我的个人观点是：是ns方程范畴的问题，理论上fluent都可以解决。

通流

是ns方程范畴的问题，理论上fluent都可以解决。
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这听起来怎么像是紊流可以用NS方程解似的。所谓理论上行是在计算能力是无限的假设下才成立。也就是说，实际上不是那么回事。

谦谦

每个人都有很多的事情要忙，我以为我的问题就此沉底，不会再被人想起了！没想到在我没留意的时候，大家给予了那么多关注，感谢大家，我先消化消化每个人的论点，然后把问题描述地更清晰准确一些。