平衡态波系下单个圆柱波浪载荷数值模拟

发布时间：2021-11-12 23:24

　　随着陆地能源资源的日益枯竭,人类逐渐把目光投向了占地球表面积70%的海洋,而想获得这些海洋资源,海洋工程结构物是必不可少的。在海洋工程结构物的设计制造中,其环境载荷的预报是一个重要环节。在海洋中,波浪都是非线性的,平衡态波是研究非线性波演化的基础,因此,研究平衡态波系下结构物的波浪载荷具有重要意义。相比与传统的物理模型实验,计算流体力学仿真越来越受到各地从事该领域的科研工作者的欢迎。在诸多计算流体力学软件中,开源计算流体力学软OpenFOAM以其鲜明的优点受到越来越多的人群使用。本文将基于OpenFOAM构建数值波浪水池研究平衡态波系下单圆柱的波浪载荷,主要包括以下几项内容:（1）基于OpenFOAM的造波工具waves2Foam构建的数值波浪水池,采用VOF法追踪自由液面,利用ccm26ToFoam能把Star-CCM强大的网格划分能力应到构建数值波浪水池上。（2）利用构建的二维数值波浪水槽,采用数值模拟与理论值对比的方法,先从单个斯托克斯波的数值模拟进行,验证了构建数值波浪水池的有效性。再对弱非线性平衡态波群进行了模拟,验证该数值水池在平衡态波群的模拟的可行性与准确性后,成功利用此... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

OpenFOAM结构示意图

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文个离散方程都是有限大小体积上某种物理守恒的表示，保证离散方程具有守恒特性[39]。OpenFOAM 的空间离散正是基于该方法进行，物理量的定义在单元体的中心上，控制体单元必须为凸多面体。有限体积离散的相关参数如下图所示：

[39]。OpenFOAM 的空间离散正是基于该方法进行，物理量的定义在单元体的中心上，控制体单元必须为凸多面体。有限体积离散的相关参数如下图所示：图 2.1 典型的空间离散后的网格

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于OpenFOAM三维多向畸形波数值模拟研究[J]. 崔成,严冰,左书华.  海洋工程. 2019(01)
[2]波浪对非淹没竖直圆柱作用的数值分析[J]. 吴昊,朱际休,廖斌,陈善群.  安徽工程大学学报. 2018(05)
[3]海洋工程中直立圆柱波浪爬升问题的数值研究[J]. 唐鹏,于定勇,Bai Wei,田艳.  中国海洋大学学报(自然科学版). 2016(10)
[4]基于OpenFOAM的数值波浪水槽的建立与验证[J]. 黄鹏飞,张凯,宋呈文,付深尧.  舰船电子工程. 2015(06)
[5]基于OpenFOAM的数值波浪水槽研究[J]. 刘秀丽,段梦兰,高攀,钟超.  复旦学报(自然科学版). 2015(03)
[6]RANS-VOF Solver for Solitary Wave Run-up on A Circular Cylinder[J]. 曹洪建,万德成.  China Ocean Engineering. 2015(02)
[7]基于OpenFOAM开源程序的无反射数值波浪水槽[J]. 张博杰,张庆河.  中国港湾建设. 2012(05)
[8]用OpenFOAM实现数值水池造波和消波[J]. 查晶晶,万德成.  海洋工程. 2011(03)
[9]海堤越浪的数值模拟[J]. 周勤俊,王本龙,兰雅梅,刘桦.  力学季刊. 2005(04)
[10]一种适用于非均匀地形的高阶Boussinesq水波模型[J]. 王本龙,刘桦.  应用数学和力学. 2005(06)

博士论文
[1]海洋工程粘性数值波浪水池开发及应用[D]. 曹洪建.上海交通大学 2014

硕士论文
[1]海上风力机波浪载荷计算[D]. 莫凯燚.南京航空航天大学 2017
[2]基于OpenFOAM的主动吸收式数值波浪水槽研究[D]. 王修亭.天津大学 2015



本文编号：3491843