二維數(shù)值波浪水池研究.pdf

1、對波浪環(huán)境的實驗和數(shù)值模擬是船舶與海洋工程領(lǐng)域的重要課題，計算機技術(shù)的飛速發(fā)展使得用數(shù)值模擬的方法代替部分的水池實驗成為可能，進而形成了一門所謂“數(shù)值波浪水池”技術(shù)。本文針對該項技術(shù)的二維情形作了以下研究：
　　 利用MATLAB軟件，基于邊界元法和混合歐拉拉格朗日(MEL)方法編制了二維數(shù)值波浪水池程序。波浪生成采用仿物理的形式(搖板和推板)。自由面的更新采用一種顯示的二階Taylor展開方法，其幾何形狀采用將橫縱坐標分別使用

2、三次樣條曲線擬合的方式逼近。為了解決邊界上分布源和分布偶極的積分奇性問題，分別采用了一種特殊的Gauss型積分公式和一種將對數(shù)函數(shù)的法向?qū)?shù)轉(zhuǎn)化為角度對弧長導數(shù)的變量替換方法。自由面與剛性邊界的處的“角點”問題采用“二重節(jié)點”技術(shù)處理。消波方法采用布置人工阻尼層的方法來實現(xiàn)。
　　 為檢驗模型的性能，作者利用該模型計算了多種不同類型的波浪，包括二階Stokes波、不規(guī)則波(P-M譜)、孤立波、瞬態(tài)極限波和瞬態(tài)聚焦波。數(shù)值計算結(jié)果

3、表明：在造波板做大幅、較高頻率或有突變的運動時，該模型能夠穩(wěn)定的進行較長時間的模擬。模擬的結(jié)果與相關(guān)理論解吻合的很好。在不同的節(jié)點密度和不同的計算時間步長的條件下的模擬表明，該模型的收斂速度和精度是令人滿意的。
　　 為了研究粘性作用對波浪傳播過程中的衰減的影響，本文又以FLUENT軟件為平臺，按照哈爾濱工程大學綜合實驗水池的物理尺度和造波形式建立了一個粘性數(shù)值波浪水池。采用結(jié)構(gòu)化的動網(wǎng)格技術(shù)模擬搖板造波。通過在池尾布置阻尼消波