滑波涌浪数值模拟及其与结构物的相互作用

发布时间：2022-01-21 07:40

　　当库边岸坡失稳,滑坡体急剧入水时,将产生涌浪。涌浪中包含众多非线性波、浅水波等脉冲波浪,大致可以分为四种波浪类型,如斯托克斯波、椭圆余弦波、孤立波和缸径波。滑坡涌浪会给航行船舶、沿岸居民和其它基础设施带来严重威胁；同时,大量的水利工程项目也迫切需要安全的滑坡涌浪防治技术。因此,研究高度非线性波浪湍流模式下的水波动力学,并开发滑坡涌浪数值模拟计算方法,具有重要的理论意义和实际工程应用价值。本论文基于开发的大涡模拟CFD平台,强调在空间固定的笛卡尔网格下（惯性参考系）的粘性控制方程,采用无需边界拟合的切削网格法,通过构建一个包含运动界面的粒子和液体两相流质量力的数学模型,包括采用设计新颖的、用于捕捉强非线性自由面的VOF方法,精确数值模拟滑坡涌浪及其与海洋结构物的相互作用。全文共分5章：第1章简要阐述了滑坡涌浪发生机理,并结合国内外研究现状提出了本文的研究方向和主要工作。第2章简要介绍了切削网格法的理论基础,为滑坡涌浪数值模拟提供了技术支撑。第3章数学模型及计算方法。其主要内容包括基于时间隐式的有限体积法,采用二阶ENO （Essential NonOscillation）格式及中心差分分... 

【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 滑坡涌浪概况
    1.2 滑坡涌浪研究的意义及推广应用领域
    1.3 与本课题有关的国内外研究现状分析,包括发展方向和存在的问题
        1.3.1 滑坡涌浪理论研究的国内外现状
        1.3.2 涌浪与结构物的相互作用
    1.4 论文研究的主要工作及思路
        1.4.1 研究方法
        1.4.2 研究内容
        1.4.3 技术路线
        1.4.4 技术创新点
第2章 非边界拟合方法
    2.1 侵入边界法
    2.2 虚构域法
    2.3 网格生成方法
        2.3.1 结构贴体网格
        2.3.2 非结构网格生成方法
        2.3.3 笛卡尔网格方法
    2.4 数值离散方法
        2.4.1 有限差分法
        2.4.2 有限体积法
        2.4.3 有限元方法
    2.5 湍流模式
        2.5.1 湍流的直接数值模拟
        2.5.2 雷诺平均N-S方程的数值模拟方法
        2.5.3 大涡模拟方法
第3章 数学模型及计算方法
    3.1 带自由面的非定常不可压缩Navier-Stokes方程
        3.1.1 两相流质量力模型
        3.1.2 Navier-Stokes方程离散
    3.2 时间隐式的有限体积法
        3.2.1 计算导数(?)F(?)φ项
        3.2.2 计算小扰动变量δφ
        3.2.3 源项R的计算
        3.2.4 估计临时速度φ
        3.2.5 压力项泊松方程
        3.2.6 估计最终速度φ
    3.3 动态亚格子涡粘模型
    3.4 初始条件与边值条件
        3.4.1 初始条件
        3.4.2 边界条件
    3.5 计算步骤
第4章 计算算例：滑坡涌浪及其与海洋结构物的相互作用
    4.1 物理模型
    4.2 算例一 滑坡涌浪
    4.3 算例二 滑坡涌浪对结构物的影响
        4.3.1 约束模
        4.3.2 纯垂荡运动
        4.3.3 纯横荡运动
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
学位期间参加科研情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]粘性流中船舶横摇阻尼计算[J]. 黄昊,郭海强,朱仁传,缪国平.  船舶力学. 2008(04)
[2]可变网格下的水库滑坡涌浪数值模拟研究[J]. 袁晶,张小峰,张为.  水科学进展. 2008(04)
[3]泗渡河水库库区滑坡涌浪计算及其影响分析[J]. 程玉祥.  浙江水利科技. 2008(01)
[4]遥感技术在三峡库区千将坪滑坡研究中的应用[J]. 杨金中,杨日红.  国土资源遥感. 2007(04)
[5]王家湾滑坡滑速涌浪计算[J]. 张丙先,张登旺.  四川水利. 2007(06)
[6]洪家渡水电站库区文昌阁危岩体稳定分析及入库涌浪预测[J]. 牟英华,陈再谦.  贵州水力发电. 2007(05)
[7]FPSO甲板上浪的数值模拟[J]. 梁修锋,杨建民,李欣,于洋.  水动力学研究与进展A辑. 2007(02)
[8]陈家大院滑坡稳定性评价及其涌浪预测[J]. 王世梅,陈勇,琚晓冬.  灾害与防治工程. 2006(02)
[9]陈家大院滑坡稳定性评价及其涌浪预测[J]. 王世梅,陈勇,琚晓冬.  灾害与防治工程. 2006 (02)
[10]二维滑坡涌浪的SPH方法数值模拟[J]. 杜小弢,吴卫,龚凯,刘桦.  水动力学研究与进展（A辑）. 2006(05)

硕士论文
[1]库岸滑坡涌浪计算方法及物理模拟试验研究[D]. 代云霞.中国地质大学 2010
[2]带自由表面非恒定流动的数值模拟研究[D]. 郭建红.太原理工大学 2004



本文编号：3599852