两层流体中内孤立波质量源数值造波方法 被引量：7

1

作者 王旭 林忠义 尤云祥 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期850-855,共6页

以质量源为内孤立波激发源,加入连续性方程,结合完全非线性欧拉方程,以三类内孤立波理论(KdV、eKdV和MCC)的适用性条件为依据,发展了一种两层流体中内孤立波质量源数值造波方法.通过系列数值模拟,分析了质量源在释放和吸收流体过程中生... 以质量源为内孤立波激发源,加入连续性方程,结合完全非线性欧拉方程,以三类内孤立波理论(KdV、eKdV和MCC)的适用性条件为依据,发展了一种两层流体中内孤立波质量源数值造波方法.通过系列数值模拟,分析了质量源在释放和吸收流体过程中生成内孤立波的机理,讨论了内孤立波传播过程中波形、振幅及其诱导流场的变化特性.结果表明,基于所述方法得到的内孤立波在其传播过程中均保持波形稳定、振幅衰减小,数值模拟所得波形及其振幅与相关文献的实验及相应理论解吻合较好. 展开更多

关键词 两层流体 内孤立波 质量源 数值造波

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二维数值造波水槽不规则波之数值研究 被引量：1

2

作者 石瑞祥 周宗仁 尹彰 《燕山大学学报》 CAS 2004年第2期172-178,共7页

利用边界元素法所建立数值造波水槽探讨不规则波浪之造波与传递问题,以Lagrange法描述水粒子之运动并利用前进差分处理时间项之微分项。水槽一端为活塞推拉式造波板,运动方式以Mitsuyasu—Bretschneider之波谱造波,另一侧设有一段消波... 利用边界元素法所建立数值造波水槽探讨不规则波浪之造波与传递问题,以Lagrange法描述水粒子之运动并利用前进差分处理时间项之微分项。水槽一端为活塞推拉式造波板,运动方式以Mitsuyasu—Bretschneider之波谱造波,另一侧设有一段消波区以减少计算结果受波浪反射之影响。水面上选定若干个测点量取水位变化之历时,利用波谱分析水面上各测点之波谱并与原入射波波谱比较来探讨本模式之准确性。 展开更多

关键词 边界元素法 消能透水层 不规则波 波谱分析 数值造波水槽

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多周期稳定数值造波的参数设计方法 被引量：1

3

作者 吕磊 陈作钢 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2022年第1期99-107,共9页

[目的]针对数值模拟中波浪随传播时间和距离发生波幅衰减及相位偏移的问题,提出一套可用于多周期稳定造波的参数设计方法。[方法]基于Navier-Stokes方程和流体体积(VOF)方法进行五阶Stokes波数值模拟,通过对一维波动方程的离散形式进行... [目的]针对数值模拟中波浪随传播时间和距离发生波幅衰减及相位偏移的问题,提出一套可用于多周期稳定造波的参数设计方法。[方法]基于Navier-Stokes方程和流体体积(VOF)方法进行五阶Stokes波数值模拟,通过对一维波动方程的离散形式进行分析,研究几个重要参数对造波效果的影响。最后,应用所提参数设计方法对KCS船型在迎浪中的阻力和运动响应进行三维数值计算,并与模型实验结果进行比较。[结果]结果表明,将内迭代次数、网格分辨率、库朗数等参数按照一定规则设置,20个波周期内的波幅误差约5%,40个波周期的约10%。对KCS船型进行的三维数值计算结果与模型实验结果相比误差约10%。[结论]经此研究,验证了所提方法的可行性。 展开更多

关键词 数值造波 NAVIER-STOKES方程 流体体积方法 KCS 波浪增阻

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深水池造波系统数值造波仿真研究 被引量：11

4

作者 严汝建 庞永杰 +1 位作者 李宏伟 孙哲 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期32-41,共10页

造波系统作为哈尔滨工程大学新建多功能深水综合试验水池的重要组成部分,对其进行相关的数值仿真研究具有现实意义.基于摇板式造波机理论和阻尼层消波思想,使用VOF方法,结合RNGk-ε模型,通过求解Navier-Stokes方程,建立了与该深水综合... 造波系统作为哈尔滨工程大学新建多功能深水综合试验水池的重要组成部分,对其进行相关的数值仿真研究具有现实意义.基于摇板式造波机理论和阻尼层消波思想,使用VOF方法,结合RNGk-ε模型,通过求解Navier-Stokes方程,建立了与该深水综合试验水池相应的二维数值波浪水池,对深水池造波机生成二维规则波及不规则波时的情况进行了数值造波仿真,给出了该数值波浪水池的波浪衰减规律,数值计算的结果表明,数值波浪水池内可以长时间地产生稳定的规则波和指定谱型的不规则波,为深水池造波机控制系统调试及水池波形的测量提供了依据. 展开更多

关键词 摇板式造波机 阻尼消波 数值造波 不规则波 波浪衰减 深水池

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用OpenFOAM实现数值水池造波和消波 被引量：38

5

作者 查晶晶 万德成 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2011年第3期1-12,共12页

基于OpenFOAM求解器interDyMFoam,开发实现数值水池造波(包括推板和摇板造波)和阻尼消波。所编写的造波边界条件,可依据实验造波理论将各种造波模式植入其中,从而实现各种波的数值造波。首先进行了线性波的数值造波实验,通过结合阻尼消... 基于OpenFOAM求解器interDyMFoam,开发实现数值水池造波(包括推板和摇板造波)和阻尼消波。所编写的造波边界条件,可依据实验造波理论将各种造波模式植入其中,从而实现各种波的数值造波。首先进行了线性波的数值造波实验,通过结合阻尼消波段的应用,造波水池可提供稳定的线性波。还进行了瞬时极限波和有限振幅的数值造波实验,与实验数据或同类数值结果吻合很好,进一步验证了的数值造波和消波方式的可靠性。 展开更多

关键词 OPENFOAM 动边界 数值造波 阻尼消波

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基于S-ALE数值水池的水陆两栖飞机滑行水动响应

6

作者 魏佳庆 彭相富 +3 位作者 吴彬 江婷 王明振 杨扬 《兵工学报》 北大核心 2025年第5期400-412,共13页

水陆两栖飞机在水面滑行过程中会不可避免地会遭受波浪等复杂海况的水动冲击,严重时可能引起机身结构变形破坏,对机体及机乘人员的安全造成威胁。以国产大型水陆两栖飞机为研究对象,采用结构化任意拉格朗日-欧拉(Structured-Arbitrary L... 水陆两栖飞机在水面滑行过程中会不可避免地会遭受波浪等复杂海况的水动冲击,严重时可能引起机身结构变形破坏,对机体及机乘人员的安全造成威胁。以国产大型水陆两栖飞机为研究对象,采用结构化任意拉格朗日-欧拉(Structured-Arbitrary Lagrangian-Eulerian, S-ALE)方法,研究水陆两栖飞机在波浪水面滑行过程中的水动响应问题。建立基于S-ALE和罚函数接触算法的流固耦合模拟方法,采用仿物理推板式造波模式与质量阻尼消波法模拟生成数值波浪水池,分别对平静水面和波浪水面滑行过程中的飞机水动特性和耐波性进行研究。研究结果表明:S-ALE方法可以有效地模拟水陆两栖飞机在水面滑行的动响应过程;波高1.2 m下飞机以19.4 m/s速度稳定滑行时姿态角为7°,对应的谐振波长为机身长度的2~3倍,谐振波长下飞机姿态变化幅度和升沉运动的剧烈程度会显著高于其他波长;飞机机身与波长比值为1、波高为1.8 m时垂向过载不断变大,1.2 m波高环境下逐渐收敛,波高的变化对纵摇和质心位置升沉规律影响不大。 展开更多

关键词 水陆两栖飞机 数值造波 结构化任意欧拉-拉格朗日方法 耐波性 流固耦合

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波浪作用下浮囊式操雷海面漂浮数值模拟 被引量：6

7

作者 王栋 金先龙 +1 位作者 曹源 刘涛 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期894-898,共5页

为了合理评价波浪对操雷浮囊装置生存能力的影响,采用有限元方法,建立三维造波水池模型,依据ALE理论,实现稳定数值造波;在此基础上,建立包括波浪及浮囊式操雷的完整耦合模型,对不同强度波浪作用下浮囊式操雷的漂浮过程进行了数值模拟,... 为了合理评价波浪对操雷浮囊装置生存能力的影响,采用有限元方法,建立三维造波水池模型,依据ALE理论,实现稳定数值造波;在此基础上,建立包括波浪及浮囊式操雷的完整耦合模型,对不同强度波浪作用下浮囊式操雷的漂浮过程进行了数值模拟,得到浮囊最大应力响应,经过定量分析和比较,描述了海浪对浮囊生存能力影响,为操雷浮囊装置的设计提供了重要参考。 展开更多

关键词 浮囊式操雷 流固耦合 ALE方法 数值造波

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波浪荷载对半圆型潜堤作用的数值分析 被引量：3

8

作者 胡宝琳 姚文娟 +1 位作者 刘逸敏 熊胜 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2013年第3期38-44,共7页

基于动量源数值造波原理,运用Fluent软件模拟了半圆型潜堤表面波压的分布及变化规律,采用π定理分析了波陡、水深及波长对半圆型潜堤表面波浪力的影响,并通过统计潜堤表面各点所受压力(最大波压力与最小波压力的差值)最大值的分布,给出... 基于动量源数值造波原理,运用Fluent软件模拟了半圆型潜堤表面波压的分布及变化规律,采用π定理分析了波陡、水深及波长对半圆型潜堤表面波浪力的影响,并通过统计潜堤表面各点所受压力(最大波压力与最小波压力的差值)最大值的分布,给出了半圆型潜堤表面压力最大值出现的位置及概率.分析结果表明,在水深较深时,波陡的改变会使波压力在堤顶至背浪侧发生明显变化;水深波长比的改变,会引起半圆堤两侧波压力不同的变化;波压力的最大值一般发生在堤顶处及其偏向背浪侧附近;半圆堤面上的动波压力最大值主要出现在两侧堤脚附近,随着波高的增加,堤面上各点的动波压力由近似对称分布向两侧受力不同转变. 展开更多

关键词 数值造波 半圆型潜堤 波压力 π定理

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波流及自由面对跨海桥隧预制结构水动力性能影响的数值分析 被引量：2

9

作者 张永涛 傅慧萍 杨炎华 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期1525-1531,共7页

为提高静水和波流共同作用下的沉管和沉井浮运阻力计算效率,基于通用CFD软件StarCCM+和FLUENT及其二次开发,采用了包括叠模方法、VOF定常和非定常算法在内的几种水动力CFD计算方法并结合数值造波法,探讨了波流、自由面及流向角等因素对... 为提高静水和波流共同作用下的沉管和沉井浮运阻力计算效率,基于通用CFD软件StarCCM+和FLUENT及其二次开发,采用了包括叠模方法、VOF定常和非定常算法在内的几种水动力CFD计算方法并结合数值造波法,探讨了波流、自由面及流向角等因素对浮运阻力的影响.研究表明:对于静水计算,沉管可以忽略自由面的影响,沉井则不然;对于沉井,由于具有中空的内腔,VOF定常算法会抹掉由于初速影响产生的内部流体晃荡,而非定常算法则可以模拟出该晃荡现象. 展开更多

关键词 自由面 叠模 流体体积法 数值造波

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基于FLUENT的内孤立波质量源造波方法 被引量：1

10

作者 姜海 郭海燕 +1 位作者 张林 王伟 《海洋与湖沼》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1101-1106,共6页

为研究内孤立波质量源数值造波方法,本文采用两个点源形式的质量源,分别放置于两层流体的上下层中作为内孤立波激发源。推导源项表达式,从不可压缩流体的Navier-Stokes方程出发,结合内孤立波Kd V、e Kd V理论,基于商业软件FLUENT发展了... 为研究内孤立波质量源数值造波方法,本文采用两个点源形式的质量源,分别放置于两层流体的上下层中作为内孤立波激发源。推导源项表达式,从不可压缩流体的Navier-Stokes方程出发,结合内孤立波Kd V、e Kd V理论,基于商业软件FLUENT发展了一种内孤立波质量源数值造波方法。通过数值模拟,分析了质量源造波过程中内孤立波的生成过程,并将数值模拟结果同理论及实验作对比。结果表明:基于此方法生成的内孤立波波形、波高及波致水平速度与理论及实验吻合度较好,该方法是可行的,并且耗时短、效率高。 展开更多

关键词 质量源 内孤立波 FLUENT 数值造波

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粘性流体数值波浪水池研究 被引量：2

11

作者 高慧 张照刚 熊高涵 《舰船科学技术》 北大核心 2017年第11期44-47,共4页

数值波浪水池是近年来船舶流体力学方向的前沿课题,本文采用Fluent软件,利用VOF模型捕捉自由液面,结合RNG湍流模型,求解N-S方程,对目前数值造波较为典型的仿物理造波法和直接造波法在二维模式下进行分析,并对三维模式的数值造波作了初... 数值波浪水池是近年来船舶流体力学方向的前沿课题,本文采用Fluent软件,利用VOF模型捕捉自由液面,结合RNG湍流模型,求解N-S方程,对目前数值造波较为典型的仿物理造波法和直接造波法在二维模式下进行分析,并对三维模式的数值造波作了初步分析。在仿物理造波法中模拟真实水池中推板式造波机,利用动网格和阻尼消波技术,生成规则波的情况。在直接造波法中,利用给定入口边界速度或压力并结合阻尼消波技术,在数值水池模拟规则波,得到直接造波法的数值波形与理论波形的吻合度要优于仿物理造波法的结果。为在数值波浪水池中对船舶水动力性能预报奠定基础。 展开更多

关键词 数值造波 规则波 动网格 VOF模型

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数值水槽内的阻尼消波和波浪变形计算 被引量：16

12

作者 孙大鹏 李玉成 《海洋工程》 CSCD 2000年第2期46-50,共5页

采用时域内对波面运动位置追踪的边界元方法 ,建立了一种非线性波浪变形计算的三维数值模式 ,并借助 Spongelayer阻尼消波和 Somm erfeld放射条件相匹配的处理方式 ,开发了一条三维非线性波的数值造波水槽 ,进而对水槽内的Stokes波进行... 采用时域内对波面运动位置追踪的边界元方法 ,建立了一种非线性波浪变形计算的三维数值模式 ,并借助 Spongelayer阻尼消波和 Somm erfeld放射条件相匹配的处理方式 ,开发了一条三维非线性波的数值造波水槽 ,进而对水槽内的Stokes波进行了波浪变形计算。 展开更多

关键词 数值造波水槽 阻尼消波 边界元

全文增补中

水陆两栖飞机波浪水面上降落耐波性数值分析 被引量：6

13

作者 马增辉 刘立胜 +3 位作者 岳珍 朱国甫 刘齐文 张家旭 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期380-386,共7页

在规定的气象水文条件下,水陆两栖飞机起飞和降落的能力是决定其性能的重要因素,即耐波性能。采用ALE方法对流体域进行描述,运用基于微幅波理论的动边界数值造波方法模拟了不同波高和不同波长的动态海平面波浪,通过添加质量阻尼的消波... 在规定的气象水文条件下,水陆两栖飞机起飞和降落的能力是决定其性能的重要因素,即耐波性能。采用ALE方法对流体域进行描述,运用基于微幅波理论的动边界数值造波方法模拟了不同波高和不同波长的动态海平面波浪,通过添加质量阻尼的消波方法抑制了固壁边界反射波对造波结果的影响,并采用罚函数耦合方法描述飞机与水体的耦合作用,研究了水陆两栖飞机在不同海情条件下波浪面上降落的纵摇运动、升沉运动以及底部压力等运动学和动力学特性,分析了水陆两栖飞机入水波浪的波长及波高对水陆两栖飞机耐波性能的影响,为飞机结构设计、水上降落操作规则制订及水陆两栖飞机耐波性物理水池试验提供参考。 展开更多

关键词 水陆两栖飞机 波浪 数值造波 耐波性 流固耦合

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圆柱在波浪中入水的数值模拟 被引量：10

14

作者 王文华 王言英 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期1393-1399,共7页

为了研究波浪对圆柱入水过程的影响,采用二维CFD(Computational Fluid Dynamic)方法数值模拟了圆柱在规则波中的入水过程.该方法采用自由液面捕捉法和直角切割网格系统分别处理自由液面和物体动边界,结合推板造波和海绵阻尼消波原理而... 为了研究波浪对圆柱入水过程的影响,采用二维CFD(Computational Fluid Dynamic)方法数值模拟了圆柱在规则波中的入水过程.该方法采用自由液面捕捉法和直角切割网格系统分别处理自由液面和物体动边界,结合推板造波和海绵阻尼消波原理而实现数值造消波,并分析波浪参数(波高、周期和圆柱入水时的波浪相位)对圆柱入水动力特性的影响.以在波浪中的起重船上悬吊圆柱入水作为工程应用实例进行数值模拟,研究不同工况下绳索的张力变化和重物的运动特性. 展开更多

关键词 波浪 圆柱入水 自由液面捕捉法 直角切割网格 数值造消波

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内孤立波作用下新概念人工海床水动力载荷及流场特性研究

15

作者 姚金江 甄兴伟 +1 位作者 段秋阳 黄一 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期818-831,共14页

新概念人工海床能够有效提升海上油气开发装备对强风、巨浪和表面强流等海面灾害性海洋环境要素的适应性,但内波产生的巨大冲击载荷是影响人工海床作业安全的关键因素。本文研究内孤立波作用下新概念人工海床水动力载荷及流场特性问题... 新概念人工海床能够有效提升海上油气开发装备对强风、巨浪和表面强流等海面灾害性海洋环境要素的适应性,但内波产生的巨大冲击载荷是影响人工海床作业安全的关键因素。本文研究内孤立波作用下新概念人工海床水动力载荷及流场特性问题。首先,以eKdV方程为理论模型,采用速度入口造波方法,建立三维内孤立波数值水槽,实现内孤立波的数值造波;在此基础上,对数值造波的波形与理论波形和试验波形进行对比,验证数值方法的有效性;最后,计算内孤立波作用于人工海床的水动力载荷,详细研究不同内孤立波振幅下人工海床的受力特性,分析人工海床周围的速度场和涡量场。研究结果表明:随着内孤立波振幅的增加,人工海床所受的拖曳力、垂向力和升力均逐渐增加,且拖曳力和垂向力远大于升力;当内孤立波经过人工海床时,人工海床周围的流体质点速度增大,涡强度增大。本研究可为大型水下工程结构物的内孤立波载荷预报及流场特性分析提供一种有效的数值计算方法。 展开更多

关键词 内孤立波 人工海床新概念 数值造波 水动力 试验验证

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内部流体运动对波浪中沉井阻力的影响 被引量：5

16

作者 张鸿 傅慧萍 张永涛 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期1357-1362,共6页

针对沉井内部由于存在垂向柱状空腔这一特殊的结构形式而引起的在浮运过程中产生内部水流及内外水交换问题,基于对通用CFD软件FLUENT的二次开发,数值模拟了迎浪规则波中的沉井阻力,尤其对沉井内部流体的影响进行了研究.采用非定常VOF方... 针对沉井内部由于存在垂向柱状空腔这一特殊的结构形式而引起的在浮运过程中产生内部水流及内外水交换问题,基于对通用CFD软件FLUENT的二次开发,数值模拟了迎浪规则波中的沉井阻力,尤其对沉井内部流体的影响进行了研究.采用非定常VOF方法对沉井在具有不同周期的3个波浪上的阻力进行了计算,并对结果进行了傅里叶级数分析,得到了3阶谐振幅值和相位.研究表明沉井内部流体的影响不可忽略,它甚至会覆盖波浪的影响,使与波浪相关的载荷及相应的运动参数无法通过计算获得. 展开更多

关键词 计算流体力学 波浪上阻力 数值造波 沉井 阻力

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