一种高保真超长黏性数值波浪水槽

发布时间：2021-07-12 05:47

　　为实现波浪的超长距离传播和调制演变过程,该文提出一种高保真基于黏性流理论的数值波浪水槽。分别采用包含单元均值和点值（VPM, volume-average and point-value method）的有限体积法求解纳维斯托克斯方程及具有二次曲面性质和高斯积分的双曲正切函数（THINC/QQ, the tangent of hyperbola for interface capturing with quadratic surface representation and Gaussian quadrature）方法来重构自由面,建立以OpenFOAM底层函数库为基础的VPM-THINC/QQ模型。依据推板造波理论,在VPM-THINC/QQ模型中实现了波浪产生功能。在300 m的超长水槽中对深水波列进行模拟,得到波群的长时间非线性演化过程,并与文献结果进行了对比,结果表明:所开发的高精度数值波浪水槽可有效模拟深水波列的长时间传播和演变过程。 

【文章来源】：水动力学研究与进展（A辑）. 2020,35(01)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

数值波浪水槽示意图Fig.1Sketchofnumericalwavetank

26水动力学研究与进展A辑2020年第1期工况中的kcx=181断面处已经出现。此外，波前的首个波群在水槽中段经历了波能集中后，在水槽的尾端恢复了平缓的形态，同时在波前的起伏段之后形成了第二组较短的陡波。这些现象同样也在Chiang中的物理实验出现。3.2初始弱调制波初始均匀波列的调制现象仅发生在波前。故在载波的基础上，施加两个边带波，以模拟后续波列在小扰动作用下的不稳定机制。图4与图5分别为T172工况中水槽各个断面位置处记录的波面序列和图2不同位置处的波面序列(F301)Fig.2Themeasuredsurfaceelevationsatseveralselectedlocations(F301)图3不同位置处的波面序列(F305)Fig.3Themeasuredsurfaceelevationsatseveralselectedlocations(F305)

赵西增，等：一种高保真超长黏性数值波浪水槽27其对应的频谱图，其中波面序列仅截取了稳定段的数据。图4中第一个断面处的波面序列与初始形态相近，表明该处的波面只是载波与边带波的线性叠加。随着波浪的传播，开始出现调制现象，这可以从图5的频谱中清楚地看到。从kcx=87处的频谱，即图5(b)中可以看到，载波的幅值减小，同时在上边带的右侧出现了两个明显的峰值，说明部分波能向高频段转移。在kcx=163处，载波的幅值继续减小，两个边带波的幅值增加，并开始超过载波的幅值。调制现象在kcx=201位置达到最强，此时下边带的幅值要明显大于载波。而从kcx=244位置开始，波列发生解调，载波的幅值逐渐回升。随着解调的继续进图4不同位置处的波面序列(T172)Fig.4Themeasuredsurfaceelevationsatseveralselectedlocations(T172)图5不同位置处的傅里叶幅值谱(T172)Fig.5Fourieramplitudespectrumatdifferentpositions(T172)

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3279336