聚焦波与水流及结构物作用的数值模拟

《聚焦波与水流及结构物作用的数值模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、硕士学位论文聚焦波与水流及结构物作用的数值模拟NumericalInvestigationontheInteractionofFocusedWaveswith⋯一J'’，、UnilormCurrentandStructures学号：垄l四鱼星鲣大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工

2、作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：望簦巡堡塑!至幽墨龇作者签名：塾垦查幺日期：盟年J乙月』，_日大连理工大学硕士学位论文摘要在复杂的海洋环境中，海船和海洋工程结构有可能要承受实际海况下强非线性波浪的作用。聚焦波浪(也称极值波浪、畸形波和巨波)作为一种强非线性波浪，具有波高极大，能量很集中，破坏力极强的特点。本文采用一个基于时域高阶边界元方法的二维完全非线性数值水槽模型对聚焦波浪、水流与结构物相互作用问题进行了数值模拟研究工作。基于势流理论，采用混合欧拉一拉格朗日方法追踪流体瞬时水

3、面，运用四阶Runge．Kutta方法更新下一时间步的波面和速度势。考虑推板式造波机做正弦运动使得不同频率的波分量叠加在特定的时间和位置从而形成聚焦波。本文首先通过在完全非线性自由水面条件中引入水流项来开展各种工况下聚焦波流场的数值模拟研究，并与数值结果和实验结果进行对比，检验所建立的数学模型及所使用的数值方法的准确性。并进一步研究了水流对聚焦波的影响规律，包括对聚焦波浪峰值的影响，聚焦位置和聚焦时间的影响等等。其他重要的参数例如：流向、流速、波幅以及频率带宽也进行讨论。通过快速傅立叶变换(FFT)给出了波浪聚焦和解焦过程中能量谱的演变，得出水流对聚焦波浪特性影响

4、规律的内在原因，特别研究了强反向水流对高频波分量的阻塞作用。接着对聚焦波浪与海洋工程结构物的相互作用问题进行了数值模拟，研究了不同波浪幅值、频率宽度、结构物位置等条件下聚焦波浪对直墙上的压力分布以及波浪爬高的影响规律；研究了固定箱体不同吃水深度、宽度以及摆放位置时的波浪形态以及作用力效果。最后对聚焦波和水流混合与潜体的相互作用进行了数值模拟，研究了流向和流速对波浪传播特性以及作用在潜体上极值荷载的影响规律。这些工作将有助于对复杂海洋环境的深入了解，为工程结构安全性建设提供参考。关键词：聚焦波；波流作用：高阶边界元方法：完全非线性：海洋工程聚焦波与水流及结构物作用的

5、数值模拟NumericalInvestigationontheInteractionofFocusedWaveswith⋯一J'‘一UnitormCUrremandbtructuresAbstractInthecomplicatedoceanenvironments，theremayexistsomeexceptionallynonlinearwaterwavesdevastatingshipsandoffshorestructures．Focusedwaves，oftennamedasextremewave，freakwaveandroguewave，areex

6、ceptionallylargeandsteepwaveswhichmayposepotentialthreatstohumanactivitiesinocean．Inordertoinvestigatetheinteractionoffocusedwaveswithuniformcurrentandstructures，a2DfullynonlinearnumericalwavetankWasdevelopedbasedonthepotentialtheory．Thehigher-orderboundaryelementmethod(HOBEM)Wasusedi

7、ntheproposedmodelandthemixedEulerian-Lagrangianapproachwasadoptedtoupdatetheinstantaneousfreesurface．Thefocusedwavetrainswerenumericallygeneratedthroughthesuperpositionofdifferentfrequencywavecomponentsataspecifictimeandpositionbythesinemotionofapistonwave．makerinthewaveflume．Atfirst，

8、thecu