基于改进质量源造波方法的非线性波数值模拟

发布时间：2022-01-04 14:11

　　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%. 

【文章来源】：上海交通大学学报. 2020,54(01)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

二阶Stokes波时历曲线 (ε=0.05)

二阶Stokes波时历曲线 (ε=0.2)

以二维情形为例进行模拟,数值波浪水槽总长8.46 m,高0.26 m,水深0.2 m,水槽左右两端和底端为固壁边界类型,上端为压力出口边界.质量源区位于水槽中间,根据文献[6]源区位置设置经验法则,源区中心距静水面的距离设为1/3水深,阻尼消波段首尾各为1.21 m,如图1所示.Stokes二阶波的自由表面函数为

【参考文献】：
期刊论文
[1]浅水中质量源造波方法[J]. 田正林,孙昭晨,梁书秀.  水道港口. 2017(04)
[2]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)
[3]数值模拟两相流求解器interFoam的应用[J]. 张恩臻.  科技视界. 2015(07)
[4]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)
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[6]基于VOF方法的数值波浪水槽以及造波、消波方法研究[J]. 董志,詹杰民.  水动力学研究与进展A辑. 2009(01)
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[8]数值模拟波浪翻越直立方柱[J]. 万德成,缪国平.  水动力学研究与进展（A辑）. 1998(03)
[9]VOF方法模拟波浪槽中二维非线性波[J]. 邹志利,邱大洪,王永学.  水动力学研究与进展（A辑）. 1996(01)

博士论文
[1]造波理论与方法研究[D]. 李宏伟.哈尔滨工程大学 2013



本文编号：3568484