● 摘要
水上迫降已经成为现代客机适航认证中的一个重要项目，该问题属于物体冲击自由水面范畴。研究物体入水冲击问题的数值方法，可分为有网格方法和无网格方法两大类。传统的有网格方法，如有限元法、有限体积法，一般采用网格的变形和重画来实现物体的入水运动，这样不仅计算成本高，同时在网格变形和重画的过程中易产生低质量网格，影响水面捕捉效果和计算准确性。针对这种现象，本文首次提出使用整体运动网格方法研究物体入水冲击问题。整体运动网格方法在研究飞机飞行力学时被普遍使用，是一种适用于研究物体在流场中运动受力耦合问题的动网格方法。其优点在于避免了网格的变形重画过程，保证网格质量和提高计算精度的同时降低了计算成本。本文利用ANSYS FLUENT软件研究飞机各气动部件对迫降的影响，以及飞机波浪环境的迫降性能，并取得了以下成果：
1. 实现了网格做任意运动的同时，水面高度保持恒定，从而使整体运动网格方法用于研究物体入水冲击问题成为现实。并提出了显式VOF与精细网格适合用于捕捉冲击压力峰值，隐式VOF与粗糙网格适合计算三维复杂外形物体的宏观入水冲击过程。
2. 利用整体运动网格方法模拟了飞机迫降实验，其准确度高于国际上对同一实验进行的数值模拟。研究了飞机各气动部件，包括机翼、平尾，和襟翼，对飞机迫降性能的影响，指出飞机所受的气动力对迫降有显著影响，不可忽略。
3. 利用整体运动网格方法研究了初始侧滑角对迫降的影响，并研究了飞机在波浪环境下迫降的运动特性，给出了推荐的波浪环境迫降方式。
关键词：整体运动网格，水上迫降，初始侧滑角，波浪环境