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1、船行波论文：浅水航道船行波数值模拟研究【中文摘要】浅水航道船行波对于内河航运安全与内河航道维护存在诸多负面影响,造成两岸的护坡、停泊船只和墩柱的损坏,引起小型船只的航行困难等等,因此近年来获得越来越多的关注。本文以水面扰动压强区域表达船舶航行影响,在浅水波传播的Boussinesq方程中引入压力梯度项,并据此改写开源程序COULWAVE代码以实现浅水航道船行波的数值模拟。通过对二维槽道、三维槽道等多个案例的模拟研究,得到了船体前后船行波波态的完整信息。在二维槽道计算中,再现了浅水航道孤立波现象,并将计算结果与BIEM模型和fKdV模型
2、对比。在三维槽道计算中,将计算结果与Liu的结果对比,两者十分接近。在模型试验验证部分,得到了波面高程历时曲线和最大波高随横向距离的变化曲线,并将其与Kurata和Oda的实验结果以及Tanimoto的数模结果进行比较分析,通过了模型试验结果的严格验证。研究结果证明了本文所采用浅水航道船行波模拟方法的可行性与有效性。【英文摘要】Theshipwavesinshallowwaterchannelmaycausemanynegativeeffectsforinlandwatertransportation,whichbringmorean
3、dmoreconcerninthepastyears,suchasdamagetoslopeprotection,navigationalproblemsforshipsexposedtowakewaves,anddamagetomooredvessels,docksandpiers.Inthispaper,themovingfree-surfacepressurezonewasadoptedtomodeltheshipexistenceinthewaterchannel.ThemodifiedBoussinesqequationwa
4、sembeddedintotheopen-sourcewavemodelingpackageCOULWAVE.Theabovenumericalsimulationapproachwasappliedtoseveral2D-channeland3D-channelcases,andthetypicalshallowwatershipwaveswereobtainedsuccessfully.In2D-channelcalculations,thenumericalresultsfromthepresentmodelarecompare
5、dwiththoseobtainedbytheBoundaryIntegralEquationMethod(BIEM)andforcedKdV(fKdV)equation.In3D-channelcalculations,theresultsfromthepresentmodelagreewellwiththoseobtainedbyLiu.Inmodeltest,thetimehistoryoffreesurfaceelevationatgaugepointareinvestigatedandcomparedwithlaborato
6、rydatabyKurataandnumericalmodelresultsbyTanimoto.Thevalidationresultsdemonstratetheapplicabilityandeffectivenessoftheadoptednumericalmodel.【关键词】船行波浅水航道数值模拟COULWAVE【英文关键词】shipwavesshallowwaterchannelnumericalsimulationCOULWAVE【目录】浅水航道船行波数值模拟研究摘要6-7ABSTRACT7第一章绪论9-121.1研究
7、目的与意义9-111.2论文内容与结构11-12第二章船行波研究综述12-452.1船行波基础理论12-232.1.1船行波基本概念12-132.1.2船行波波态13-172.1.3船行波波态的理论解答17-222.1.4孤立波现象22-232.2浅水船行波数值模拟研究回顾23-352.3浅水波数值模拟开源程序COULWAVE35-442.3.1控制方程362.3.2求解方法36-392.3.3边界处理39-422.3.4底摩擦和波浪破碎42-442.4本章小结44-45第三章数值模拟方法45-493.1加入压力梯度项的控制方程45-
8、473.2控制方程的求解47-483.3本章小结48-49第四章数值模拟结果49-634.1二维槽道算例的结果与验证49-534.2三维槽道算例的结果与验证53-604.3模型试验验证结果60-624.3.1算例一60-
