波浪对四角空心块体作用的数值模拟

发布时间：2017-08-22 07:15

  本文关键词：波浪对四角空心块体作用的数值模拟

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【摘要】：在海洋工程领域,防波堤、护岸等防浪结构起着抵御波浪冲击、保护后方港区或陆地的作用。四脚空心块体作为防浪结构中常见采用的护面块体形式,在众多研究中被广泛关注。随着计算机技术与计算流体动力学的发展,采用数值模拟方法开展对波浪与四脚空心块体间相互作用问题的研究越来越受到重视。本文采用无网格粒子方法——光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics, SPH)开展了对波浪对四脚空心块体作用的三维数值模拟工作,模拟了波浪与单个四脚空心块体、波浪与由众多四脚空心块体构成的斜坡堤模型间的相互作用。首先建立了基于SPH方法的三维数值水槽模型。在建立数值模型的过程中,引入了多种伴随算法,如固边界处理中使用虚粒子法,相邻粒子搜索中采用链表分析法,时间积分采用预报-校正格式等。基于AutoCAD可视化平台建立了四角空心块体模型,并对建立的模型进行离散。在完成水槽结构及四角空心块体的建模与离散工作后,通过异形区域粒子填充方法实现对水槽内流体粒子的填充。并针对三维模型粒子数目众多、计算耗时巨大的情况,应用基于OpenMP的并行算法实现对程序的并行计算,以提高计算速度。应用建立的三维数值水槽模型开展对规则波对单个四脚空心块体及斜坡堤模型作用的模拟,研究了规则波与二者相互作用时四脚空心块体周围流场流速、压力变化,块体受力情况以及波浪在斜坡堤上冲击爬坡过程。
【关键词】：三维SPH 水动力学 四脚空心块体 数值模拟
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U656
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 研究工作的背景和意义8-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 本文的研究内容11-12
• 2 SPH方法12-26
• 2.1 SPH方法的基本思想12-13
• 2.2 SPH方法的基本方程13-17
• 2.2.1 核近似法13-14
• 2.2.2 粒子近似法14-15
• 2.2.3 光滑函数15-17
• 2.3 SPH形式的水动力学控制方程17-20
• 2.3.1 连续性方程17-18
• 2.3.2 动量方程18-19
• 2.3.3 能量方程19-20
• 2.3.4 状态方程20
• 2.4 SPH数值模拟流程20-25
• 2.4.1 初始化21-22
• 2.4.2 固边界处理22-23
• 2.4.3 相邻粒子搜索技术23
• 2.4.4 时间积分23-25
• 2.5 本章小结25-26
• 3 波浪对单一四脚空心块体作用的三维SPH模拟26-49
• 3.1 数值建模26-37
• 3.1.1 四脚空心块体结构建模26-30
• 3.1.2 波浪水槽结构建模30-31
• 3.1.3 流体粒子填充31-34
• 3.1.4 造波控制34-37
• 3.2 并行计算研究37-40
• 3.2.1 三维SPH程序并行37-38
• 3.2.2 并行计算效果38-40
• 3.3 波浪对单个块体作用的数值模型试验40-48
• 3.3.1 模拟条件40-41
• 3.3.2 试验结果41-48
• 3.4 本章小结48-49
• 4 波浪对四脚空心块体斜坡堤作用的三维SPH数值49-59
• 4.1 斜坡堤模型建模49-50
• 4.2 波浪对四脚空心块体斜坡堤作用数值模型试验50-58
• 4.2.1 模拟条件50-52
• 4.2.2 试验结果52-58
• 4.4 本章小结58-59
• 5 结论与展望59-61
• 参考文献61-64
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况64-65
• 致谢65-66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 冯卓;姜峰;任冰;金钊;;波浪作用下斜坡上护面块体应力分布的数值模拟[J];水道港口;2013年06期

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本文编号：717765