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相似文献
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1.
王贺  吴卫  刘桦 《力学季刊》2015,36(1):26
基于RANS方程、VOF方法以及修正的Goring造波方法建立了模拟活塞式推波板运动的二维数值波浪水槽,实现了双孤立波直墙爬高的数值模拟.利用动边界技术模拟造波机推波板的运动,有效地实现了不同波峰间距双孤立波的造波方法.在验证单孤立波直墙爬高的基础上,模拟了不同相对波高、相对波峰间距的等波高双孤立波的直墙爬高过程,给出了波面、速度场及波动能量的变化规律.数值模拟结果表明:对于等波高的双孤立波,当入射波波高较大及两个波峰间距相对较小时,跟随在后孤立波的爬高放大系数小于先导孤立波的爬高放大系数;双孤立波在直墙爬高过程中,波动场的势能时间过程线呈现三峰形态,其中居中的最大势能峰值出现在第二个孤立波与经直墙反射后反向传播的第一个孤立波完全对撞的时刻.  相似文献   

2.
张景新  刘桦 《力学学报》2009,41(5):660-665
对直立式防浪墙前潜堤的空间布置对波浪在直墙上爬高的影响进行了研究.建立简化模型,即直立式防浪墙前海床设计为平底,潜堤设计为直立薄板. 改变潜堤高度及其与防浪墙之间距,研究不同的潜堤布置对波浪在直墙上爬高的影响. 针对线性波浪场,利用数值波浪水槽模拟了潜堤作用下直墙上波浪的爬高现象. 同时建立了理论模型,系统地分析了潜堤布置形式对直墙上波浪爬高的影响. 研究结果表明潜堤相对于水深的高度越大,对波浪在直墙上爬高的影响越大,而在一定的相对高度条件下,潜堤与直立墙之间距对波浪爬高的影响呈现出一定的规律性.   相似文献   

3.
破碎带波浪的数值模拟   总被引:2,自引:0,他引:2  
基于一组色散关系得到改进的完全非线性Boussinesq方程建立了一个波浪模型可以模拟近岸水域的波浪变浅、破碎以及在海滩上的爬高等多种变形。波浪破碎引起的能量衰减是在动量方程中引入一个在空间和时间上都只作用于波前的涡粘项来模拟。动海岸线边界用窄缝法处理。波浪爬高用非线性浅水方程推导的非破碎波浪在斜坡上爬高的解析解来验证。本模型还模拟了波浪在斜坡上不同类型的破碎变形过程,并将其波高和平均水位的沿程变化和物理模型实验的结果比较,两者符合良好。  相似文献   

4.
为探讨波浪-流-串行桩柱的相互作用,建立了三维数值模型,采用大涡模拟(LES)方法对湍流进行模拟。研究了波浪-流-串行桩柱相互作用下的拖曳系数,对波浪-流靠近结构时的非线性相互作用引起的拖曳力和涡的变化,以及在结构前后自由面的变化进行了分析,并且与波浪-流与孤立桩柱相互作用的研究进行比较。结果表明:由于桩柱的存在,在波浪-流的传播过程中出现了时间延迟,这就导致了桩柱前后附近自由面水位存在较大的位移差;由于桩柱之间互相干扰,下游桩柱的存在导致上游桩柱附近不能形成非对称的周期性涡脱落,上游桩柱横向拖曳力受到影响最大,顺方的拖曳力也受到明显影响;下游桩柱横向和顺向的拖曳力都受到较大的影响;同时涡的脱落会把其附近的自由面吸入。  相似文献   

5.
赵密  龙彭振  王丕光  张超  杜修力 《力学学报》2021,53(11):3157-3167
波浪在大尺寸结构表面产生不可忽略的散射波, 该散射波在多柱体体系中继续传播, 并在同体系中的其他柱体上产生高次散射波. 本文基于椭圆坐标系和绕射波理论首先推导了波浪作用下椭圆单柱体产生的散射波压力公式, 随后考虑该散射波在多柱体系中的传播, 将其视为第二次入射波, 推导出柱体上第二次散射波压力公式, 同理可以推导出高次散射波压力公式, 最后得到椭圆多柱体波浪力解析解, 并用数值解验证了本文解析方法的正确性. 本文以双柱体和四柱体体系为例, 分析了不同参数(波数、净距、波浪入射角度等)下, 高次散射波对柱体上波浪作用的影响. 结果表明: 波数较大的情况下, 高次散射波引起柱体上的波浪力不能忽略; 结构间距较大的情况下, 虽然高次波的作用有减小的趋势但仍然明显; 高次散射波来自多个柱体对入射波的散射, 柱体数目的增加后, 高次波的影响会增加, 结构所受的高次波作用因参数变化而起的波动会变剧烈; 高次波对上游柱体波浪力的贡献较对下游柱体的贡献大.   相似文献   

6.
本文给出了流固偶合运动(包括物体散射辐射及偶合运动)的边界元法理论和应用.对于散射问题,求出了物体引起的散射势及入射波作用于物体的载荷.对于辐射问题,求出了辐射势及物体在流体中运动的附加质量和附加阻尼.偶合问题包括求其中包含的散射势和辐射势以及作用于物体之上的散射力、物体的附加质量、附加阻尼、物体在入射波作用下的运动.在偶合运动问题中,本文采取了边界积分方程与物体在流体中的运动方程联立求解的方法,并将其运用到边界元法的数值过程中.所编制的程序有较高的精度.最后给出了数值计算结果与理论解的比较.  相似文献   

7.
具有精确色散性的非线性波浪数学模型   总被引:1,自引:0,他引:1  
金红  邹志利 《力学学报》2010,42(1):23-34
以完全非线性的自由表面边界条件为基础,以波面升高\eta和自由表面速度势\phi _\eta为待求变量,建立了新的波浪方程.方程在色散性上是完全精确的,非线性近似至三阶.与缓坡方程相比较,两者都具有精确的色散性,但该方程属于非线性模型,可模拟波浪的非线性效应,且适用于不规则波.方程的特点是属于微分-积分方程,对如何处理方程中积分项进行了讨论,并数值模拟了不同周期的线性波和二阶Stokes波,也模拟了波群的非线性演化,以对模型进行验证.   相似文献   

8.
针对双色波浪与均匀流相互作用问题,采用时域高阶边界元方法建立自由水面满足完全非线性边界条件的数学模型。求解中采用混合欧拉-拉格朗日方法追踪流体瞬时水面,运用四阶龙格库塔方法更新下一时间步的波面和速度势。通过与已发表试验结果对比,验证了本模型的准确性。通过数值计算研究了水流参数对各组成波及衍生的高阶波幅值、波浪和水流间能量交换的影响规律。  相似文献   

9.
港口非线性波浪耦合计算模型研究   总被引:4,自引:1,他引:4  
建立了外域用差分法求解高阶Boussinesq方程、内域用边界元法求解Laplace方程的二维船 非线性波浪力时域计算的耦合模型. 研究了该类耦合模型的匹配条件、耦合求解过程和内域、 外域公共区域长度的确定. 该耦合模型计算结果与只用边界元求解Laplace方程模型的计算 结果和实验结果对比表明,该耦合模型不仅计算精度高,而且计算效率快,适用于研究较大 区域内波浪对物体的非线性作用.  相似文献   

10.
潜堤上波流传播的完全非线性数值模拟   总被引:2,自引:0,他引:2  
利用时域高阶边界元方法建立模拟波流混合作用的完全非线性数值水槽模型, 其中自由水面满足完全非线性自由水面条件. 采用混合欧拉-拉格朗日方法追踪流体瞬时水面, 运用4阶Runge-Kutta方法更新下一时间步的波面和速度势. 为了减少计算域, 提高计算速度, 采用同时消除底面和侧面的镜像格林函数; 在每一时间步内, 对网格进行重新划分以避免由于网格运动变形而引起的数值不稳定问题. 对水流中淹没潜堤上的波浪变形在水槽中开展了物理模型试验, 并把试验结果和数值结果进行了对比, 吻合得很好. 进一步研究了水流及潜堤的存在对高阶谐波产生的影响.   相似文献   

11.
波浪与外壁开孔双筒柱群的相互作用   总被引:3,自引:0,他引:3  
李玉成  孙路  滕斌 《力学学报》2005,37(2):141-147
应用速度势的特征函数展开和透空壁内两壁间压力差和流体速度成正比的线性模型,建立 了波浪与外壁开孔同轴双筒桩柱群相互作用的线性解析解. 应用这一模型进行了数值计算, 用以检验孔隙系数对双筒柱上的波浪力和波面高度的影响. 结果表明,外壁孔隙系数的增加 对减小波浪力和柱外波面高度有很大影响.  相似文献   

12.
13.
Diffraction of a solitary wave by a thin wedge   总被引:1,自引:0,他引:1  
The diffraction of a solitary wave by a thin wedge with vertical walls is studied when the incident solitary wave is directed along the wedge axis. The method of multiple scales is extended to this problem and reduces the task to that of solving the two-dimensional KdV equation with proper boundary and initial conditions. The finite-difference numerical procedure is carried out with the fractional step algorithm in which difference schemes are all implicit. Except the maximum run-up at the wall, the results in this paper are found to corroborate the Melville's experiments not only qualitatively but also quantitatively. The maximum run-up of our results agrees well with Funakoshi's numerical one but it is considerably larger than that in Melville's experiment. An important reason for this discrepancy is believed to be the effect of viscous boundary layer on the vertical side wall.  相似文献   

14.
15.
The nonlinear radiated waves generated by a structure in forced motion, are simulated numerically based on the potential theory. A fully nonlinear numerical model is developed by using a higher-order boundary element method (HOBEM). In this model, the instantaneous body position and the transient free surface are updated at each time step. A Lagrangian technique is employed as the time marching scheme on the free surface. The mesh regridding and interpolation methods are adopted to deal with the possible numerical instability. Several auxiliary functions are proposed to calculate the wave loads indirectly, instead of directly predicting the temporal derivative of the velocity potential. Numerical experiments are carried out to simulate the heave motions of a submerged sphere in infinite water depth, the heave and pitch motions of a truncated flared cylinder in finite depth. The results are verified against the published numerical results to ensure the effectiveness of the proposed model. Moreover, a series of higher harmonic waves and force components are obtained by the Fourier transformation to investigate the nonlinear effect of oscillation frequency. The difference among fully nonlinear, body-nonlinear and linear results is analyzed. It is found that the nonlinearity due to free surface and body surface has significant influences on the numerical results of the radiated waves and forces.  相似文献   

16.
A numerical scheme based on the staggered finite volume method is presented at the aim of studying surface waves generated by a bottom motion. We address the 2D Euler equations in which the vertical domain is resolved only by one layer. The resulting non-hydrostatic scheme is used to simulate surface waves generated by bottom motion in a water tank. Here we mimic Hammack experiments numerically, in which a bed section is moved upwards or downwards, resulting in transient dispersive waves. For an impulsive downward bottom thrust, free surface responds in terms of a negative leading wave, followed with dispersive train of waves. For an upward bottom thrust, amplitude of the leading wave decays as the wave propagates, and no wave of permanent form evolves— instead, there appears a train of solitons. In this article, we show that our numerical scheme can produce the correct wave profiles, comparable with the analytical and experimental results of Hammack. Simulations using intermediate and slow bottom motions are also presented. In addition, we perform a simulation of a wave generated by submerged landslide, that compares well against previous numerical simulations. Via this simulation, we demonstrate that our scheme can incorporate a moving wet–dry boundary algorithm in the run-up simulation.  相似文献   

17.
A fully nonlinear irregular wave tank has been developed using a three‐dimensional higher‐order boundary element method (HOBEM) in the time domain. The Laplace equation is solved at each time step by an integral equation method. Based on image theory, a new Green function is applied in the whole fluid domain so that only the incident surface and free surface are discretized for the integral equation. The fully nonlinear free surface boundary conditions are integrated with time to update the wave profile and boundary values on it by a semi‐mixed Eulerian–Lagrangian time marching scheme. The incident waves are generated by feeding analytic forms on the input boundary and a ramp function is introduced at the start of simulation to avoid the initial transient disturbance. The outgoing waves are sufficiently dissipated by using a spatially varying artificial damping on the free surface before they reach the downstream boundary. Numerous numerical simulations of linear and nonlinear waves are performed and the simulated results are compared with the theoretical input waves. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

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