聚焦波與水流及結(jié)構(gòu)物作用的數(shù)值模擬.pdf

1、在復(fù)雜的海洋環(huán)境中，海船和海洋工程結(jié)構(gòu)有可能要承受實際海況下強非線性波浪的作用。聚焦波浪（也稱極值波浪、畸形波和巨波）作為一種強非線性波浪，具有波高極大，能量很集中，破壞力極強的特點。
　　本文采用一個基于時域高階邊界元方法的二維完全非線性數(shù)值水槽模型對聚焦波浪、水流與結(jié)構(gòu)物相互作用問題進行了數(shù)值模擬研究工作。基于勢流理論，采用混合歐拉-拉格朗日方法追蹤流體瞬時水面，運用四階Runge-Kutta方法更新下一時間步的波面和速度勢。

2、考慮推板式造波機做正弦運動使得不同頻率的波分量疊加在特定的時間和位置從而形成聚焦波。
　　本文首先通過在完全非線性自由水面條件中引入水流項來開展各種工況下聚焦波流場的數(shù)值模擬研究，并與數(shù)值結(jié)果和實驗結(jié)果進行對比，檢驗所建立的數(shù)學(xué)模型及所使用的數(shù)值方法的準(zhǔn)確性。并進一步研究了水流對聚焦波的影響規(guī)律，包括對聚焦波浪峰值的影響，聚焦位置和聚焦時間的影響等等。其他重要的參數(shù)例如:流向、流速、波幅以及頻率帶寬也進行討論。通過快速傅立葉變換(

3、FFT)給出了波浪聚焦和解焦過程中能量譜的演變，得出水流對聚焦波浪特性影響規(guī)律的內(nèi)在原因，特別研究了強反向水流對高頻波分量的阻塞作用。接著對聚焦波浪與海洋工程結(jié)構(gòu)物的相互作用問題進行了數(shù)值模擬，研究了不同波浪幅值、頻率寬度、結(jié)構(gòu)物位置等條件下聚焦波浪對直墻上的壓力分布以及波浪爬高的影響規(guī)律;研究了固定箱體不同吃水深度、寬度以及擺放位置時的波浪形態(tài)以及作用力效果。最后對聚焦波和水流混合與潛體的相互作用進行了數(shù)值模擬，研究了流向和流速對波浪