波浪作用下玻璃钢浮标水动力特性的数值研究

发布时间：2021-11-12 01:15

　　本文首先对波浪三维数值模拟和浮标的水动力特性研究进展进行了较为全面的概述,特别对数学模型基本理论进行详细的叙述。并根据Goda的两点法分离反射波和入射波,编写相应的Fortan程序计算反射系数Kr。建立多组数学模型试验研究波高水深比（H/h）和反射系数之间的关系,得出H/h和反射系数之间的最优关系。在数学模型理论的基础上建立波浪数值水池对波浪和发电浮标进行数值模拟,并对所建立的数学模型进行验证,得出所建立数学模型可以应用于各种波浪情况下的数值模拟以及玻璃钢浮标水动力特性的数值研究。其次,基于三维波浪数值水池模拟波浪在非对称台阶地形上的传播,通过多组次模拟计算,结果表明台阶地形上墩柱绕流属于复杂的三维流态,墩柱迎水面没有明显的涡动结构,高涡量呈对称状聚集在墩柱的背水面,少许聚集在迎水面,墩柱的背水面形成了一对涡对旋转方向相反的涡结构。比较发现KC值与周期有关,但在周期相同波高不同的波况下,KC值相差不大,说明KC值与波高变化关系不明显。墩柱正面水体表面的水平方向流速变化较大,侧面水平流速变化最为剧烈,背面在墩柱的掩护作用下,水平方向流速变化不大。在墩柱的正面和侧面竖向环流明显,背面无明显... 

【文章来源】：长沙理工大学湖南省

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

浮标

0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.350.000.050.10反射数K系H/h图 3.1 波高水深比（H/h）与反射系数之间的关系 波浪数值水池的建立和验证.1 波浪数值水池波浪数值水池模型的参数为：30m×15m×2m，水槽水深为 1.0m。造波在水槽左侧,水槽两侧及顶面设为对称边界，底面设为固壁边界，右边界流边界加斜坡孔隙结构。斜坡孔隙结构中孔隙率为 0.8，粒径为 0.1m，1:3，孔隙结构后面水域宽度为 1.0m。网格划分为 300×100×40，总网格 万个（如图 3.2 所示）。波浪的计算参数 H=0.20m、T=2.0s、L= 5.21m、c=2.61时间为 30s。

三种波况计算结果如图 3.10 所示，对比图 3.7 和图 3.10 可以看出波=0.062m 时，实验的浮标最大振幅为 5.2cm，最小振幅为 4.6cm，数值计振幅最大值为 5.3cm，最小值为 4.7cm。 H =0.102m 时，实验的浮标最 7.9cm，最小振幅为 7.4cm，数值计算的浮标振幅最大值为 7.5cm，最小cm。 H =0.122m 时，实验的浮标最大振幅为 9.6cm，最小振幅为 8.6cm，的浮标振幅最大值为 9.0cm，最小值为 8.0cm（如表 3.1 所示）。在相同数条件下，实验和数值计算中的浮标波形和振幅基本相同，在 10s 内实数值计算都有 8 个相同的波数，计算结果与实验模型基本一致。


本文编号：3489912