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我国近海风电场建设大多采用桩基承台结构.总结了不规则波浪和水流共同作用下桩基承台结构的波流力物理模型实验结果,得到了群桩效应系数及其变化规律,讨论了作用于近水面承台底部的波浪拍击力;从理论上分析了规则波作用下承台对桩基波浪力的影响;建立了规则波与桩基承台相互作用的数值模型,揭示了波浪在承台的上浪与爬高及其水动力特征.鉴于桩基承台结构包含多个斜桩和较大尺度的承台,在波浪与水流作用下该结构物附近的流场结构十分复杂,有必要针对结构附近的流动结构以及自由表面大变形开展细致的实验和数值模拟研究,以进一步揭示作用于这类结构的波流力变化规律及其机理. 相似文献
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孤立波与多孔介质结构物的非线性相互作用 总被引:1,自引:0,他引:1
基于精确至O(εμ^2,μ^4)的多孔介质无压渗流模型方程和均匀流体质波动的Boussinesq方程,本文对孤立波与多孔介质结构物的相互作用了较系统的数值实验。控制方程采用基于有限差分方程离散,在时域上采用了预估-校正方法进行了时间积分。在求解演化方程的过程中,引入“内迭代”过程实现流体域和多孔介质交界面的连接条件。结果表明孤立波在多孔介质上的反射与在不可渗透的界面上的反射类似,形成反向的孤立波但 相似文献
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本文讨论了采用高阶Boussinesq方程模拟波浪散射时对基本速度变量位置的局部光滑处理方法。通过光滑局部基本速度变量的取值深度,减小其高阶导数项的量值、加快级数收敛速度进而改善模型方程求解深水波浪散射问题的能力。对于底部边界具有一阶导数不连续的情况,通过局部光滑.可以将基本速度变量取值深度尖角转化为圆角过渡,从而改善速度分布。对于其它任意变化的底部边界,为了减少高阶底坡导数项的影响,在曲率和高阶底坡导数项与斜率具有相同量级的情况下亦需要对基本速度变量的取值深度局部光滑。数值计算结果表明本文提出的光滑技术可以很好地改善Boussinesq方程模拟浅水波和深水波在斜坡地形上散射问题的能力。 相似文献
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Higher order Boussinesq-type equations for wave propagation over variable bathymetry were derived. The time dependent free surface boundary conditions were used to compute the change of the free surface in time domain. The free surface velocities and the bottom velocities were connected by the exact solution of the Laplace equation. Taking the velocities on half relative water depth as the fundamental unknowns, terms relating to the gradient of the water depth were retained in the inverse series expansion of the exact solution, with which the problem was closed. With enhancements of the finite order Taylor expansion for the velocity field, the application range of the present model was extended to the slope bottom which is not so mild. For linear properties, some validation computations of linear shoaling and Booij' s tests were carried out. The problems of wave-current interactions were also studied numerically to test the performance of the enhanced Boussinesq equations associated with the effect of currents. All these computational results confirm perfectly to the theoretical solution as well as other numerical solutions of the full potential problem available. 相似文献
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海堤越浪的数值模拟 总被引:9,自引:0,他引:9
基于RANS方程和两方程湍流模型,采用有限体积法,将人射波波场作为人工的分布源项加人动量方程,提出了适用于VOF方法的源造波一消波技术。通过对行波及驻波的计算,分别考察了数值波浪水槽前端及末端消波段的有效性。在本文建立的数值波浪水槽内对规则波在海堤上爬高和越浪过程进行了数值模拟,并将计算结果与现有实验结果进行了比较。验证计算结果表明,数值模拟结果较好地复演了海堤越浪过程。为了研究模型尺度对越浪量的影响,文中设计了一组满足重力相似但具有不同几何比尺的数值实验模型。系列数值实验结果表明,若按重力相似换算越浪量,计算结果与实验预报值间的偏差随模型比尺的增大和堤前波浪破碎强度的增强而增大,建议在进行越浪物理模型实验时需进一步考虑模型比尺对原型预报值的影响。 相似文献
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一种适用于非均匀地形的高阶Boussinesq水波模型 总被引:12,自引:0,他引:12
推导了适用于变地形情况的高阶Boussinesq波浪模型.该模型采用自由表面边界条件作为时间步进方程,利用势函数满足的Laplace方程的解析解形式建立了自由表面边界速度和底面边界速度之间的关系,使得问题封闭.以0.5倍相对水深处的速度为基本未知量,在对Laplace方程解析解进行级数求逆时保留水深梯度的高阶项,改进了速度场的Taylor展开式.对于线性特性,进行了线性浅化和Booij反射的验证性计算.为了检验有背景流动情况下拓展的Boussinesq模型的性态,对波-流相互作用问题进行了数值模拟.数值计算结果与现有理论解或其他完全势流的数值解吻合良好,表明该模型的应用范围可以扩展到含有非均匀变化地形的问题. 相似文献
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