基于改进质量源造波方法的非线性波数值模拟 被引量：3

1

作者 马哲 周婷 +2 位作者 孙家文 房克照 翟钢军 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期60-68,共9页

传统的质量源造波方法在强非线性波浪模拟过程中精度不高,不同波况造波源区初始设置较为复杂,针对这些问题本文提出了改进方法.考虑质量源区双向质量输出(横向和垂向),改进质量源源强函数并进行理论推导;基于OpenFOAM开源程序开展网格... 传统的质量源造波方法在强非线性波浪模拟过程中精度不高,不同波况造波源区初始设置较为复杂,针对这些问题本文提出了改进方法.考虑质量源区双向质量输出(横向和垂向),改进质量源源强函数并进行理论推导;基于OpenFOAM开源程序开展网格和时间步长收敛性验证;讨论在不同相对水深以及不同非线性强度条件下,二阶Stokes波幅值和相位与文献中传统方法模拟结果的相对误差,并对孤立波的传播过程进行模拟分析.数值模拟结果表明,改进方法不仅能提高效率,而且能提高质量源造波在较强非线性范围的模拟精度,尤其在非线性强度参数为0.2时,波幅及相位误差相对于传统方法分别降低21.7%和46.5%. 展开更多

关键词 质量源造波 源区形状 波浪非线性 OPENFOAM 孤立波

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不规则波浪数值水槽的造波和阻尼消波 被引量：33

2

作者 高学平 曾广冬 张亚 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第2期127-132,共6页

利用MAC（marker and cell）法直接数值求解连续方程和N-S方程.为模拟不规则波长时段连续造波及消除波浪遇结构物后形成的二次反射,采用了源造波法.对开敞边界,采用了海绵阻尼消波和Sommerfeld条件相结合的处理方式.

关键词 MAC法 不规则波浪数值水槽 源造波法 阻尼消波 结构物

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恒定水深船舶数值波流水池构造研究

3

作者 封星 吴宛青 杨晓 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1880-1888,共9页

为研究船舶推进过程中波流相互作用问题,基于不可压缩黏性流N-S方程,采用质量源和动量源方法,建立了恒定水深黏性流船舶数值波流水池,对波流相互作用时流场变化及波形变化进行了研究。通过在水池两端设定稳定入口速度实现水池区域均匀... 为研究船舶推进过程中波流相互作用问题,基于不可压缩黏性流N-S方程,采用质量源和动量源方法,建立了恒定水深黏性流船舶数值波流水池,对波流相互作用时流场变化及波形变化进行了研究。通过在水池两端设定稳定入口速度实现水池区域均匀流的生成,同时在水池中间指定区域内添加质量源生成目标波,依靠VOF方法实现自由液面的精确捕捉。模拟的不同工况下波面与速度分布情况与理论结果吻合良好,表明建立的黏性流船舶数值波流水池可以进行波流相互作用数值模拟,并进一步定量分析了水流对波浪参数的影响以及孤立波流相互作用问题。 展开更多

关键词 数值波流水池 质量源造波法 波流作用 VOF方法

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斜坡堤波浪爬高和越浪数值模拟 被引量：15

4

作者 杨锦凌 孙大鹏 +1 位作者 吴浩 李玉成 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2013年第2期45-52,共8页

基于FLUENT软件,采用k-ε湍流模型和VOF方法追踪自由表面,由连续性方程和动量方程推导出源函数,根据数值水槽各个区段的功能设置,借助其UDF二次开发功能,实现无反射的源造波,在验证水槽两端消波有效性的基础上,数值模拟规则波在不可渗... 基于FLUENT软件,采用k-ε湍流模型和VOF方法追踪自由表面,由连续性方程和动量方程推导出源函数,根据数值水槽各个区段的功能设置,借助其UDF二次开发功能,实现无反射的源造波,在验证水槽两端消波有效性的基础上,数值模拟规则波在不可渗透斜坡堤上的波浪爬高和越浪。通过与物模试验研究成果相对比,表明建立的数值水槽具有高效性和较高精度,可供实际工程参考应用。 展开更多

关键词 FLUENT 源造波 爬高 越浪 斜坡堤

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岸式振荡水柱波能转换装置的数值模拟 被引量：7

5

作者 宁德志 石进 +1 位作者 滕斌 赵海涛 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期789-794,共6页

针对岸式振荡水柱波能转换装置(OWC)的能量转换效率问题,采用基于域内源造波技术的时域高阶边界元方法(HOBEM),同时在气室内引入压强模型耦合气液相互作用,建立了自由水面满足完全非线性边界条件的二维时域数值波浪水槽模型。通过数值... 针对岸式振荡水柱波能转换装置(OWC)的能量转换效率问题,采用基于域内源造波技术的时域高阶边界元方法(HOBEM),同时在气室内引入压强模型耦合气液相互作用,建立了自由水面满足完全非线性边界条件的二维时域数值波浪水槽模型。通过数值计算研究了岸式振荡水柱波能转换装置的前墙入水深度、前墙厚度、气室宽度及入射波要素对气室内波能转换效率的影响。结果表明:岸式振荡水柱波能转换装置存在一个明显的共振区间,前墙入水深度、厚度与气室宽度的减小均会导致共振频率的增大;前墙尺寸的变化对低频区能量转换效率的影响很小,而气室宽度的变化会影响整个工作频率区间的能量转换效率。 展开更多

关键词 振荡水柱 源造波技术 高阶边界元 时域分析 能量转换效率 前墙尺寸 气室 共振

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波浪与带有窄缝结构作用的非线性数值模拟 被引量：8

6

作者 宁德志 苏晓杰 滕斌 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期143-151,共9页

针对波浪与带有窄缝结构作用产生的流体共振问题,采用基于域内源造波技术的时域高阶边界元方法并在窄缝内流体引入人工阻尼,建立了自由水面满足完全非线性边界条件的二维时域数值波浪水槽模型。求解中采用混合欧拉-拉格朗日方法追踪流... 针对波浪与带有窄缝结构作用产生的流体共振问题,采用基于域内源造波技术的时域高阶边界元方法并在窄缝内流体引入人工阻尼,建立了自由水面满足完全非线性边界条件的二维时域数值波浪水槽模型。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,利用加速度势的方法来求得作用结构上的瞬时波浪荷载。通过与已发表文献的数值与实验结果对比,验证了模型的准确性。同时通过大量的数值计算研究了共振条件入射波浪非线性对反射波高、透射波高和窄缝内波高、及结构波浪荷载和压力分布的影响。 展开更多

关键词 窄缝 数值波浪水槽 流体共振 源造波技术 高阶边界元

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数值二维随机波浪水槽的建立和应用 被引量：7

7

作者 李本霞 俞聿修 张宁川 《海洋通报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第5期1-9,共9页

利用域内源造波和边界海绵层吸波的思想,建立了基于势波理论的具有良好适应性的二维随机波浪数值水槽。垂向采用σ-坐标变换,将随时间变化的不规则物理域变为不随时间变化的规则计算域,有利于不规则自由表面条件和底面条件的“严格”满... 利用域内源造波和边界海绵层吸波的思想,建立了基于势波理论的具有良好适应性的二维随机波浪数值水槽。垂向采用σ-坐标变换,将随时间变化的不规则物理域变为不随时间变化的规则计算域,有利于不规则自由表面条件和底面条件的“严格”满足。数值试验表明,本数值模型可连续地产生理想的规则波和随机波而不受建筑物产生的反射波的影响,计算所得直立堤上的随机波浪力与试验结果吻合较好。 展开更多

关键词 随机波浪 数值水槽 源造波法 海绵层 σ-坐标变换 势波理论

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基于数值和实验方法的非透浪梳式防波堤的水动力学特性研究(英文) 被引量：4

8

作者 房卓 张宁川 臧志鹏 《船舶力学》 EI 北大核心 2012年第6期632-645,共14页

采用源函数造波法建立了三维数值波浪水槽模型,模拟了不同随机种子数(NW)下的随机波浪,与目标谱对比的结果证明当NW=200时,采用文中的数值方法可以得到较好的模拟精度;建立了随机波浪对一种非透浪梳式防波堤作用的数值模型,通过数值模... 采用源函数造波法建立了三维数值波浪水槽模型,模拟了不同随机种子数(NW)下的随机波浪,与目标谱对比的结果证明当NW=200时,采用文中的数值方法可以得到较好的模拟精度;建立了随机波浪对一种非透浪梳式防波堤作用的数值模型,通过数值模拟结果和实验结果的比较,验证了该数值模型的有效性。对该非透浪的梳式防波堤的水力学特性进行了实验研究,并应用上述数值方法对结构的所受冲击波浪力机理进行了分析,数值结果证明在该结构的危险水位下,由结构的翼板和胸墙下底板所构成的异型空腔结构是导致翼板上产生较大冲击压力的主要因素。在此基础上,为了消减翼板的冲击压力,提出一种改进的结构型式,最后对该改进结构的翼板上波浪力特性和波浪反射系数进行了实验研究。 展开更多

关键词 源造波 随机波浪 非透浪梳式防波堤 冲击波浪力 波浪反射系数

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基于二阶时间步进法数值波浪水槽研究 被引量：1

9

作者 周斌珍 宁德志 滕斌 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2011年第3期50-58,共9页

基于势流理论和时域高阶边界元方法,建立了三维完全非线性数值波浪水槽模型。利用源造波法产生入射波浪,应用五阶斯托克斯波理论给定波浪速度;采用混合欧拉-拉格朗日方法追踪流体瞬时水面,将二阶泰勒级数展开法应用于更新下一时间步的... 基于势流理论和时域高阶边界元方法,建立了三维完全非线性数值波浪水槽模型。利用源造波法产生入射波浪,应用五阶斯托克斯波理论给定波浪速度;采用混合欧拉-拉格朗日方法追踪流体瞬时水面,将二阶泰勒级数展开法应用于更新下一时间步的波面和速度势;通过加速势的方法准确计算自由水面速度的法向导数和物面速度势的时间导数。对完全非线性波浪进行了模拟,得到了稳定的波形。当波浪非线性较小时,与四阶Runge-Kutta法(RK4)计算结果和五阶斯托克斯波理论解均吻合良好;随着波浪非线性的增大,计算结果误差逐渐增大。通过数值试验分析,在满足精度要求的基础上,本方法计算时间略大于四阶Runge-Kutta法的四分之一,大大减少了计算量。 展开更多

关键词 二阶泰勒级数展开 源造波法 五阶斯托克斯波 数值波浪水槽 高阶边界元

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管袋堤坝波浪作用下波浪压力的数值模拟研究 被引量：2

10

作者 易进蓉 黄荣 《水电能源科学》 北大核心 2014年第6期97-99,96,共4页

波浪作用是影响管袋筑坝的最主要外部荷载,关系到管袋结构的安全与稳定。为了解管袋堤坝在波浪作用下的波浪压力,基于流体力学计算软件FLUENT建立数值水槽模型,通过设定不同的边界条件,采用源造波法模拟不同波高、周期、水深、坡率下波... 波浪作用是影响管袋筑坝的最主要外部荷载,关系到管袋结构的安全与稳定。为了解管袋堤坝在波浪作用下的波浪压力,基于流体力学计算软件FLUENT建立数值水槽模型,通过设定不同的边界条件,采用源造波法模拟不同波高、周期、水深、坡率下波浪与管袋坝面的相互作用,计算管袋受力和波陡、坡率之间的关系,并拟合相应关系曲线得到管袋坝的受力和波陡、坡率之间的函数关系式。结果表明,该方法的结果与物理试验过程中获得的规律相符,具有一定的实用性。 展开更多

关键词 管袋坝 源造波 波浪 压力 波陡

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毗邻双箱体间水体共振的非线性特性 被引量：1

11

作者 宁德志 邱诗惠 张崇伟 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期234-239,共6页

为了研究毗邻双箱体间水体共振状态下的非线性特性,依据势流理论采用高阶边界元方法建立了时域完全非线性数值波浪水槽模型,采用域内源造波方法产生入射波浪,在水槽两端设置阻尼层消除波浪反射,在窄缝内引入人工阻尼项来模拟共振条件下... 为了研究毗邻双箱体间水体共振状态下的非线性特性,依据势流理论采用高阶边界元方法建立了时域完全非线性数值波浪水槽模型,采用域内源造波方法产生入射波浪,在水槽两端设置阻尼层消除波浪反射,在窄缝内引入人工阻尼项来模拟共振条件下的粘性耗散。通过数值结果与实验数据的对比,确定了不同入射波高条件下窄缝内的阻尼参数,研究发现,随着入射波波高的增大,共振频率处表征粘性耗散的阻尼强度增大,双箱体迎浪侧波浪爬高的非线性特征增强,而窄缝内水体的共振频率所受影响有限,且无因次共振波高减小。 展开更多

关键词 高阶边界元 源造波 窄缝 共振 非线性波浪 人工粘性 双箱体

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