粘性流中水波與浮式結(jié)構(gòu)物相互作用的數(shù)值模擬研究.pdf

1、在海岸防護(hù)設(shè)施與海洋油氣資源的開發(fā)中，都會(huì)涉及到水波與浮式結(jié)構(gòu)物的相互作用問(wèn)題。對(duì)大尺度結(jié)構(gòu)，在小波幅的假定下，基于傳統(tǒng)的線性勢(shì)流理論，對(duì)這類問(wèn)題已經(jīng)有了比較成熟理論方法。但在很多情況下，水波與浮式結(jié)構(gòu)物的相互作用屬于一種非線性問(wèn)題（如砰擊和上浪等），針對(duì)這類非線性水動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，采用粘性流數(shù)值波浪水槽技術(shù)，將是一種更為直接和有效的方法。 在較為系統(tǒng)地回顧和總結(jié)了目前國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，本文就粘性流中水波與浮式結(jié)構(gòu)物的相互作用

2、問(wèn)題，開展了如下幾方面的研究工作： 在第二章中，在粘性流體的理論框架下，采用在動(dòng)量方程中添加附加源項(xiàng)的方法，發(fā)展了粘性流數(shù)值造波和消波的方法，建立了同時(shí)具有造波和消波功能的二維數(shù)值波浪水槽，成功地實(shí)現(xiàn)了數(shù)值造波、尾端和前端消波，而且效果良好。利用所建立的數(shù)值波浪水槽，數(shù)值模擬了水波與兩個(gè)垂直浮式薄板的相互作用問(wèn)題，成功地模擬了波浪反射、透射和駐波等現(xiàn)象。 在第三章中，在二維數(shù)值波浪水槽的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步發(fā)展了基于動(dòng)量源的三

3、維粘性流數(shù)值造波和消波方法，建立了同時(shí)具有造波和消波的三維數(shù)值波浪水槽。在此基礎(chǔ)上，成功地?cái)?shù)值模擬了在三維粘性流數(shù)值波浪水槽中水波與單個(gè)和雙個(gè)固定浮式圓柱體的相互作用問(wèn)題，不僅獲得了固定浮式圓柱所受到波浪力的時(shí)歷信息，而且還獲得了固定圓柱的存在引起的波面位移場(chǎng)及其周圍流動(dòng)速度場(chǎng)的變化特性。 在第四章中，利用所建立的三維粘性流數(shù)值波浪水槽，研究了水波與縱搖運(yùn)動(dòng)浮式圓柱體相互作用的數(shù)值模擬問(wèn)題。采用動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)，利用調(diào)整浮式圓柱體運(yùn)動(dòng)