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、在海岸防護設(shè)施與海洋油氣資源的開發(fā)中，都會涉及到水波與浮式結(jié)構(gòu)物的相互作用問題。對大尺度結(jié)構(gòu)，在小波幅的假定下，基于傳統(tǒng)的線性勢流理論，對這類問題已經(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題（如砰擊和上浪等），針對這類非線性水動力學(xué)問題，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，采用在動量方程中添加附加源項的方法，發(fā)展了粘性流數(shù)值造波和消波的方法，建立了同時具有造波和消波功能的二維數(shù)值波浪水槽，成功地實現(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垂直浮式薄板的相互作用問題，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)展了基于動量源的三

3、維粘性流數(shù)值造波和消波方法，建立了同時具有造波和消波的三維數(shù)值波浪水槽。在此基礎(chǔ)上，成功地數(shù)值模擬了在三維粘性流數(shù)值波浪水槽中水波與單個和雙個固定浮式圓柱體的相互作用問題，不僅獲得了固定浮式圓柱所受到波浪力的時歷信息，而且還獲得了固定圓柱的存在引起的波面位移場及其周圍流動速度場的變化特性。 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動浮式圓柱體相互作用的數(shù)值模擬問題。采用動網(wǎng)格技術(shù)，利用調(diào)整浮式圓柱體運動