● 摘要
飞机水上迫降性能的研究是飞机适航取证的必要条件，同时，其对于飞机结构设计和发生事故时提高乘员的逃生几率具有重要意义。数值模拟方法以其经济性和适用性，成为理论分析、试验研究等方法外一种有效的新方法。
本文以ANSYS FLUENT为平台，基于有限体积法，采用VOF多相流模型和动网格技术，研究了结构入水冲击和数值造波，并进行了飞机机身的水上迫降的数值模拟，为飞机结构设计和迫降性能验证提供了参考。
本文的主要的研究内容和成果如下：
首先，以ANSYS FLUENT 软件包为基础设计了物体以恒定速度入水、自由落体入水和斜向冲击入水的模型运动计算方案，根据计算需要，选择了两相流界面追踪模型、湍流模型、刚体运动模型和其他数值求解及离散方法。
然后，以Lin等的试验结果为参照，数值模拟了二维圆柱的自由落体入水，验证了本文数值模拟方案的可行性。研究了不同的入水速度对圆柱恒速入水过程的影响，在自由入水的前提下，加上水平方向的初速度，数值研究了二维圆柱斜向冲击入水。分析了入水过程中的物理规律，为实际的工程计算提供参考依据。
接着，采用边界造波法完成了二维和三维数值波浪的模拟，模拟出的波浪无论是波形还是物理特性都和理论波浪相符合，证明了边界造波的可行性。并对波浪环境下二维圆柱的入水冲击进行了数值模拟，结果表明有波浪条件下的冲击特性和无波浪情况下有所不同。
最后，数值模拟了C919机身模型的三维入水冲击问题，分析了机身在水上迫降过程中所受到的负荷历程，着重研究了表面压强分布的变化规律，为结构设计提供参考。