完全非线性波浪与二维固定结构物作用的IGN-BEM耦合分析模型          下载免费PDF全文

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