波流与潜体相互作用的非线性数值模拟

发布时间：2017-12-08 19:01

  本文关键词：波流与潜体相互作用的非线性数值模拟

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【摘要】：潜体,即淹没式结构物,在实际工程中应用非常广泛,如潜堤,海底石油和天然气输送管道等,同时它还能代表海底凸起的浅礁、暗礁等。当波浪传播至潜体处,在非线性浅水效应的作用下,发生强烈的变形,产生大量的短波成分,而当波浪传播到结构物下游深水区域时,则会发生分裂,释放出高阶自由波。经历潜体的作用后,波浪能量谱发生明显的改变,部分能量从基频波传递到高频波。由于高阶谐波的产生以及波浪特性的改变,会对船舶停靠和航行以及潜堤后海洋结构物和海岸线等,造成不利影响。此外,在实际的近岸区域中,波和流总是相互存在的,水流对波浪场有着较大的影响,因而研究水流、波浪和潜体的非线性相互作用具有重要的工程意义。 本文运用高阶边界元方法,建立时域完全非线性的二维数值水槽模型,来模拟水流影响下波浪与潜体的相互作用。对瞬时自由表面流体质点采用混合欧拉-拉格朗日方法进行追踪,利用四阶Runge-Kutta法对下一时间步的波面升高和自由表面速度势进行更新。同时采用两点法和四点法分离潜体迎浪侧和背浪侧的自由波与锁定波,并作相互检验。 本文首先对水流、波浪与淹没水平圆柱相互作用进行了模拟研究,考虑了入射波幅、水流速度、淹没水深、圆柱半径和周期等参数对谐波幅值的影响。然后研究了水流影响下波浪对淹没水平薄板的非线性绕射,重点分析了水流对一阶自由波和二阶自由波的影响。将以上本文模型的计算结果与已发表的文献实验和数值结果进行对比,验证了模型的正确性。最后,对淹没水平薄板的受力进行了分析,研究发现水流主要通过改变波幅值、相对频率以及伯努利方程中U(?)φ/(?)x项的贡献来影响水平板的受力。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P731.2;P75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

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本文编号：1267466