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相似文献
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1.
本文给出有限水深二维物体二阶绕射势在外域中的解析表达式,从而准确满足二阶绕射势的辐射条件。二阶绕射势在内域自由表面上的边界条件则由一阶势的数值微分求得。然后对内域用简单Green函数法求得二阶绕射势。本文对二维浮体和潜体在不同水深和潜深情况下的绕射问题进行了计算,求得了二阶绕射势和二阶定常及倍频波浪力。讨论了水深和潜深对波浪力的影响以及二阶绕射势对非线性波浪力的贡献  相似文献   

2.
给出了一种联合瞬态格林函数和Rankine源进行有航速浮体时域水动力分析的混合——边界元方法。在三维混合边界元方法中,通过一个匹配面将流体域划分为内域和外域,在内域中使用Rankine源以模拟直壁或非直壁船体及线性或非线性自由面条件,在外域中使用瞬态格林函数以满足自由面条件和远方辐射条件。使用该方法计算了一个有航速潜没圆球的波浪力,和解析结果的比较证明了该方法的正确性。进一步给出了一个有航速Wigley船的水动力结果,计算结果稳定,没有外传波向内反射的现象发生。  相似文献   

3.
非线性波浪时域计算的三维耦合模型   总被引:3,自引:1,他引:2  
将计算区域Ω划分为内域Ω1和外域Ω22=Ω-Ω1),外域控制方程采用改进线性频散特性的二维Boussinesq方程,用预报一校正法数值求解;结构物附近的内域控制方程为三维Navier-Stokes方程,由VOF方法数值求解。通过在外域和内域相匹配的交界面上设置合适的速度和波面边界条件,建立了三维非线性波浪时域计算的耦合模型。模拟试验表明:(1)耦合模型数值波浪水池可以产生稳定的、重复性较好的波动过程;(2)用耦合模型数值波浪水池求解较大浅水区域上的非线性波浪数值计算问题可以取得较高的计算效率,同时又能得出结构物附近的复杂流场。  相似文献   

4.
波浪力数值分析中的一种新的无限单元法   总被引:5,自引:0,他引:5  
本文研究了波浪力数值分析中的有限元-无限元方法(Finito-iuifinite Elomont Me-thod)。提出了一种新的无限单元。这种单元的形函数中,含育第一类零阶汉克尔函数,比以往采用的 e~(-r/L)e~(tkr)型无限单元更符合物理意义且计算简便。本文对水深为常数的可化为 x-y 平面的二维波浪力问题,推导了这种 H_0~((1))(kr)型无限单元的计算公式。应用本文推荐的有限元一无限元方法,设计了计算任意截面形状柱体所受波浪力的计算机程序。数值算例表明,本文的结果与理论解或其它数值方法给出的结果吻合很好。  相似文献   

5.
无限水深聚焦波完全非线性数值模拟   总被引:1,自引:1,他引:0  
基于势流理论提出一种新的高阶边界元方法对无限水深的聚焦波浪进行完全非线性数值模拟.自由水面满足完全非线性边界条件,模拟波浪的非线性效果可以达到更高阶.利用镜像原理,建立一种全新的格林函数应用到无限水深的数值波浪水槽中,以致于两无限深水槽侧壁的积分可以被排除.为了产生相应的入射波和吸收出流波浪,一个由点源组成的造波装置被布置于计算域内,同时人工阻尼层被用来吸引出流波浪,由波浪聚焦的方法得到极限波浪.通过开展线性和完全非线性聚焦波浪的数值实验及与理论解对比,验证本数值模型可以用来模拟无限深水域的极限波浪,且在出流边界没有反射.  相似文献   

6.
极限波浪运动特性的非线性数值模拟   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
宁德志  滕斌  姜立明  臧军 《海洋学报》2008,30(3):126-132
利用时域高阶边界元方法建立了模拟极限波浪运动的完全非线性数值模型,其中自由水面满足完全非线性自由水面条件.采用半混合欧拉-拉格朗日方法追踪流体瞬时水面,运用四阶Runge-Kutta方法更新下一时间步的波面和速度势,同时应用镜像格林函数消除水槽两个侧面和底面上的积分.研究中利用波浪聚焦的方法产生极限波浪,并且在水槽中开展了物理模型实验,将测点试验数据与数值结果进行了对比,两者吻合得很好.对极限波浪运动的非线性和流域内速度分布进行了研究.  相似文献   

7.
苏高飞  勾莹  滕斌 《海洋工程》2023,41(3):1-13
为高效准确地对完全非线性波浪与二维固定结构物的相互作用进行模拟分析,建立了二维完全非线性时域耦合模型。耦合模型将计算域划分为靠近结构物的内域和远离结构物的外域,每个区域均采用满足完全非线性自由水面边界条件的波浪模型进行求解。在内域使用Laplace方程描述流体运动并采用高阶边界元法(BEM)对其进行求解;而在没有结构物的外域,波浪运动的控制方程为Irrotational Green-Naghdi(IGN)方程并采用有限元法(FEM)对其进行求解。内域和外域通过一段重叠区域进行耦合,从而实现模型间变量的传递。首先利用耦合模型分别对规则波的传播、直墙前立波的生成以及相关物理模型试验进行模拟,数值结果与精确解和试验结果的良好吻合验证了耦合模型耦合方式的合理性以及处理非线性问题的准确性;然后使用耦合模型模拟分析了波浪与固定结构物间的相互作用,并将结果与线性解析解以及完全非线性BEM模型的结果进行了对比分析,进一步证明了耦合模型的正确性与高效性。  相似文献   

8.
任意曲线边界条件下缓变水深水域波浪传播的数值模拟   总被引:3,自引:0,他引:3  
缓坡方程被广泛地应用于描述波浪的传播变形计算,目前一般采用矩形网格求解.将计算域剖分为任意四边形网格,以格林公式为基础,在变量沿单元边界线性变化的假定下,对双曲型的波能守恒方程、波数矢无旋性方程进行离散,同时通过等参单元变换推求节点偏导数值以离散椭圆型光程函数方程,从而建立了任意曲线边界条件下缓变水深水域波浪传播的数值模拟模型.将模型应用于平行直线型等深线地形,并将计算域剖分为不规则四边形网格,对不同入射角、底坡、波高等多种组合情况比较了数值解与解析解,结果表明两者一致.应用于复杂边界的实例,数值模拟结果与物模实验值基本吻合.  相似文献   

9.
系泊船非线性波浪力时域计算: 二维模型   总被引:7,自引:1,他引:6  
王大国  邹志利 《海洋学报》2004,26(2):104-117
为找到具有工程实用价值的港口系泊船波浪力的时域计算方法,建立了在港口中存在系泊船时非线性波浪力时域计算的垂直二维耦合模型:用Boussinesq方程计算船的两侧的外域,用欧拉方程计算船底面下的内域,两域在交界面处的连接条件是流量连续和压力相等.将复平面内的边界元方法应用于所研究问题,对耦合模型进行了验证.进行了相关模型实验,实验结果与数值计算结果比较表明这两种数值计算模型都具有满意的精度,但耦合模型的计算效率要远远高于边界元方法的计算效率.本耦合模型的数学处理简单,可适用于工程计算.  相似文献   

10.
深水中波浪与弱流对结构物的作用   总被引:4,自引:0,他引:4  
腾斌 《海洋学报》1996,18(5):117-127
对于深水中波浪和弱流对三维结构物的作用问题,本文提出了一个适用于高阶边界元应用的新的积分方程.基于小流速下格林函数和速度势的摄动展开,本方法避免了移动脉动源的计算,并将未知量限制在物体表面上,使计算速度大为提高,高阶边界元中的不同类型的柯西主值积分,分别采用间接和直接方法加以计算.  相似文献   

11.
修正型缓坡方程的有限元模型   总被引:1,自引:1,他引:0       下载免费PDF全文
倪云林  滕斌  丛龙飞 《海洋学报》2017,39(1):104-110
与缓坡方程相比,修正型缓坡方程增加了地形曲率项和坡度平方项,从而提高了数值求解的复杂性。本文将计算域划分为内域和外域,内域为水深变化区域,使用修正型缓坡方程,其中的地形曲率项和坡度平方项可用有限单元各节点的水深信息和单元插值函数表示,外域为水深恒定区,速度势满足Helmholtz方程,通过内外域的边界匹配建立有限元方程,并用高斯消去法求解。进而分别模拟了波浪传过Homma岛和圆形浅滩的变形,其结果与相关的解析解和实验数据吻合良好,证明了本文有限元模型的正确性。同时,通过与实验数据的对比也明显看出,在地形坡度较陡的情况下,修正型缓坡方程较缓坡方程具有更高的计算精度。  相似文献   

12.
沿岸流中混合系数的实验研究   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
进行了在规则波作用下破波带内水平混合系数测量的物理模型实验。通过在沿岸流流场中投放墨水点源和采用CCD摄像机摄像,测量了点源扩散过程。利用水深平均二维扩散方程近似解析解得到了由实验结果计算混合系数的方法。实验结果表明:扩散系数仅依赖于当地水深,与波浪参数(周期和波高)无关。沿岸流沿水深变化产生的离散作用导致顺流方向(纵向)混合系数远大于横流方向(横向)混合系数。横流方向混合系数中由波浪产生的扩散系数占总扩散系数约40%,其余为波浪破碎引起的湍流产生的扩散系数。  相似文献   

13.
项目针对波浪、海流和内波等灾害海洋环境与海洋工程结构物相互作用问题,首次建立了非线性波浪—平台—系泊系统耦合作用的全时域非线性分析模型,首次引入源造波技术和镜像格林函数方法,解决了深海工程中的非线性波浪模拟难题。  相似文献   

14.
使用三维源汇分布法Ⅲ计算有限水深中零航速浮体所受到的波浪力,对两种不同形式的格林函数中所共同存在的奇点问题分别进行了处理。公式推导表明,使用级数形式的格林函数可以使计算更加快捷。最后,对不同尺度的圆柱体进行了验算,在对计算结果与解析解进行了比较之后,工程计算也证明选择格林函数级数计算公式是更令人满意的方案。  相似文献   

15.
宁德志  苏晓杰  滕斌 《海洋学报》2015,37(3):126-133
针对波浪与带有窄缝多箱体结构作用产生的流体共振问题,建立了基于域内源造波技术的二维非线性时域数值波浪水槽模型,其中自由水面满足完全非线性运动学和动力学边界条件,窄缝内流体引入人工阻尼来等效由于涡旋运动和流动分离引起的黏性耗散,计算域边界采用高阶边界元进行离散。通过模拟三箱体间两窄缝内相对波高变化,并与已发表的数值与实验结果对比,验证了本模型的准确性。同时通过大量的数值计算,分析了箱体数量对窄缝内水体共振频率、共振波高以及对结构反射波高和透射波高的影响。  相似文献   

16.
赵明  赵海涛  滕斌 《海洋学报》2005,27(3):90-96
提出了一种用于对不连续压力采样序列的傅立叶分析方法.此方法将周期函数展开成傅立叶级数,但在数值积分时取函数周期内有采样值的区间作为积分域,然后求解线性方程组得到傅立叶级数的系数值.为了检验本方法的有效性,利用此方法对解析函数进行了拟合,当一个周期内的取样时间大于1/2周期时,利用此方法能够得到满意的结果.利用实验方法研究了波浪作用下截断圆柱表面的压力分布.在波浪作用下静水面附近的测点在露出水面时没有压力值.利用所提出的傅立叶分析方法对略低于静水面位置的实测压力进行了分析,拟合结果与实测结果吻合很好,说明此方法在处理物理模型实验中间断采样得到的数据是有效的.利用数值方法对波浪压力进行了计算,并将一阶和二阶波压力的数值结果与实测值进行了比较.  相似文献   

17.
本文基于作者在文献中给出的二阶绕射问题的无穷远场条件及无穷远场解,构造了一个适用于二阶绕射问题的无限元。无限元中沿径向(r方向)的插值与二阶绕射问题的远场高阶渐近解的r方向变化规律相同。本文利用内域有限元与外域无限元协调匹配的方法,在二阶逼近的意义下求解了非线性圆柱体绕射问题,给出了波力与波浪爬高的解。本文求出的由二阶势在物面上积分所表达的二阶力部分与Taylor与Hung用一阶势及一个假想的辐射势在自由表面上积分所表达的对应的二阶力部分完全吻合。本文给出的波力与波浪爬高计算结果分别与Chakrabati的波力实验及Isaacson的波浪爬高实验进行了比较,结果吻合得相当好。  相似文献   

18.
大深度分层流体中二维淹没浮体的波浪力分析   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
研究了大深度分层流体中二维任意形状淹没浮体的波浪力特性。首先基于一种合适的格林函数,采用边界积分方程法研究了流体中浮体对水波散射问题,然后通过单个淹没圆柱体的透射能和反射能与解析方法结果的比较,对所提出的方法进行了验证,最后分析了在不同的几何和物理条件下几种形状的浮体对波浪力的特有影响,得到了一些有意义的结果,这对分层海洋中淹没浮体的设计具有重要的参考价值。  相似文献   

19.
孤立波与带窄缝双箱相互作用模拟研究   总被引:1,自引:1,他引:0  
针对孤立波与带窄缝双箱的作用问题,应用时域高阶边界元方法建立了二维数值水槽。其中,自由水面满足完全非线性运动学和动力学边界条件,对瞬时自由表面流体质点采用混合欧拉-拉格朗日法追踪,采用四阶龙格库塔法对下一时刻的自由水面的速度势和波面升高进行更新。采用加速度势法求解物体湿表面的瞬时波浪力。采用推板方法生成孤立波。通过模拟孤立波在直墙上的爬高以及施加在直墙上的波浪力,并与已发表的实验和数值结果对比,验证本数值模型的准确性。通过数值模拟计算研究了窄缝宽度、方箱尺寸对波浪在箱体迎浪侧爬高,窄缝内波面升高,箱体背浪侧透射波高及箱体受波浪荷载的影响。同时研究了有一定时间间隔的双孤立波与带窄缝双箱系统作用问题。  相似文献   

20.
将造波水槽内二维浮体牵引弹簧回复液压缸的受力系统简化为弹簧—质量—阻尼器系统,建立数学模型,并根据牛顿第二定律得到运动方程式。采用基于简单格林函数的边界元方法对所研究浮体的水动力学系数和波浪力进行计算,对于施加给液压系统的不同外部阻尼值,由运动方程可得到相应的浮体垂荡运动位移。为求浮体对液压系统做功的最大值,在给定条件下着重对外部阻尼系数进行了优化。  相似文献   

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