二維數(shù)值波浪水池研究.pdf

1、對波浪環(huán)境的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬是船舶與海洋工程領(lǐng)域的重要課題，計(jì)算機(jī)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(shí)驗(yàn)成為可能，進(jìn)而形成了一門所謂“數(shù)值波浪水池”技術(shù)。本文針對該項(xiàng)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(biāo)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(dǎo)數(shù)的變量替換方法。自由面與剛性邊界的處的“角點(diǎn)”問題采用“二重節(jié)點(diǎn)”技術(shù)處理。消波方法采用布置人工阻尼層的方法來實(shí)現(xiàn)。
　　 為檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷男阅埽髡呃迷撃Ｐ陀?jì)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(jì)算結(jié)果

3、表明：在造波板做大幅、較高頻率或有突變的運(yùn)動時，該模型能夠穩(wěn)定的進(jìn)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(diǎn)密度和不同的計(jì)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(xué)綜合實(shí)驗(yàn)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