波浪的數(shù)值模擬及其流場(chǎng)結(jié)構(gòu)分析.pdf

1、人類對(duì)海洋環(huán)境的研究是伴隨著海洋資源開(kāi)發(fā)和世界航海技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。當(dāng)前社會(huì)又處于海洋經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的時(shí)代,為適應(yīng)海洋經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)需求,需要對(duì)海洋環(huán)境有更深入的了解。海浪作為最典型也是最具有破壞性的海洋環(huán)境要素,長(zhǎng)期以來(lái)受到研究者們的廣泛關(guān)注。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,利用數(shù)值仿真技術(shù)研究波浪運(yùn)動(dòng)已成為海洋工程領(lǐng)域的重要課題。
　　本文采用邊界、搖板以及源項(xiàng)三種數(shù)值造波方法對(duì)多種理論波浪進(jìn)行了數(shù)值仿真,并得到了良好的波浪場(chǎng)。研究結(jié)果表明:

2、邊界造波法模型構(gòu)造簡(jiǎn)單、網(wǎng)格劃分方便,能精確模擬線形波、二階Stokes波以及非規(guī)則波,生成的波形有較好的穩(wěn)定性,但存在波高沿程衰減較大的特點(diǎn);搖板造波法生成的波浪穩(wěn)定性較好,波高沿程衰減現(xiàn)象也小,但其實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜,不適合非線性波浪的生成;源項(xiàng)造波法也能夠生成多種波浪模型,波高沿程衰減不明顯,但波浪穩(wěn)定性較前兩者差。通過(guò)對(duì)采用消波前后波形的對(duì)比,發(fā)現(xiàn)消波技術(shù)能有效的吸收波浪能量,從而增強(qiáng)波浪穩(wěn)定性,提高波浪精度的作用。分析不同浪級(jí)下消波

3、前后波高沿程分布,得到波浪能量越大,波浪反射造成的波高畸變?cè)矫黠@的結(jié)論。因此,對(duì)浪級(jí)較大的波浪進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí),消波顯得尤為必要。在對(duì)非規(guī)則波的研究過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)在低頻段大參數(shù)波浪所屬區(qū)域的模擬譜與理論譜吻合良好,而高頻段小參數(shù)波浪所屬區(qū)域的吻合性較差。
　　本文通過(guò)對(duì)波浪流場(chǎng)結(jié)構(gòu)的研究發(fā)現(xiàn),波浪的渦系結(jié)構(gòu)都有一定的規(guī)律性:渦系中心均位于波峰、波谷的氣水界面上;波峰處的渦系逆時(shí)針旋轉(zhuǎn);波谷處的渦系則呈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。這種流場(chǎng)結(jié)構(gòu)不隨浪級(jí)、