大圓筒結(jié)構(gòu)上非線性波浪力的數(shù)值模型.pdf

1、本文以勢流理論為基礎(chǔ)，二階Stokes波為入射波，應用二階時域理論建立有限元數(shù)值模型，對作用在大圓筒結(jié)構(gòu)上的非線性波浪力進行研究。在模型的求解過程中，本文應用GID對模型進行前后處理，與編制的程序相結(jié)合，對于求解大圓筒結(jié)構(gòu)上的波浪力給出了一整套系統(tǒng)的求解方法。
　　 在對自由表面邊界條件的處理上，采用四階Runge-Kutta迭代格式對自由表面處的反射波位移和速度勢進行時間步進，將反射波速度勢作為本質(zhì)邊界條件加入到模型中。經(jīng)對比

2、，本文數(shù)值方法在滿足精度的基礎(chǔ)上，效率提高很多。故本文將四階Runge-Kutta迭代格式加入到有限元程序中。在對輻射邊界條件的處理上，采用在運動學和動力學自由水面邊界條件中都加入阻尼項的形式，達到消除二次反射波的效果，獲得穩(wěn)定的波浪場。輻射邊界條件的選定，完善了本文建立的有限元數(shù)值模型。
　　 應用數(shù)值模型，對作用在直墻上的波浪力與規(guī)范方法計算得到的波浪力進行對比，證明本模型正確。對比了作用在三維連拱形墻模型和直墻模型的波浪力

3、，得出連拱形墻面上波浪力對直墻消浪的折減系數(shù)。
　　 基于數(shù)值模擬的結(jié)果，通過無量綱參數(shù)化，對作用在大圓筒結(jié)構(gòu)的非線性波浪力的影響因素進行深入分析，給出了波浪力隨波高、筒徑及水深變化的規(guī)律。研究表明，無因次波浪力基本不受筒徑影響；當水深較小時，波峰處的無因次總波浪力隨波高增加而緩慢增加，而波谷相反；水深較大時，無因次總波浪力受波高影響變?nèi)?，波高對總波浪力影響總體不明顯，而水深對無因次波浪力作用明顯。擬合了三條作用在大圓筒結(jié)構(gòu)上的