活塞式造波池中箱式浮体运动的数值研究

发布时间：2022-02-10 06:13

　　基于SPH方法,发展了一种可用于模拟水体中浮体运动的数值模型。通过活塞式造波池中的造波过程以及水平圆柱自由跌落入水算例,验证该模型在波浪传播以及流体驱动浮体问题上的适用性和正确性。在此基础上,将该模型用于研究活塞式造波池中箱式浮体的运动,并获取了箱式浮体六自由度条件下的运动数据以及响应规律。研究发现:波浪驱动下箱式浮体的位移以纵向和垂向为主,横向运动受波浪驱动的影响较小,纵向位移振幅易受波浪激励的影响;波浪驱动下箱式浮体的转动以俯仰转动和横摇转动为主,偏航转动受波浪驱动的影响较小,俯仰转动的角度振幅易受波浪激励的影响。 

【文章来源】：安徽工程大学学报. 2020,35(06)

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

活塞式造波池计算模型

波浪水位SPH数值计算结果与二阶斯托克斯波解析解的对比如图2所示。图2给出了活塞行程S0=0.165 832 m,波高H=0.15 m,周期T=2.0 s,波长L=4.523 67 m条件下,x=6.0 m处波浪水位数值解与斯托克斯波解析解的对比结果。从图2中可以看出,波浪水位的数值解与斯托克斯波水位解析解在4 s之后重合度较高。进一步提取速度测点(x=6.0 m,z=0.4 m)x与z方向速度并与斯托克斯波速度解析解进行对比,结果如图3所示。由图3可知,测点x与z方向速度数值解与斯托克斯波速度解析解4 s之后同样高度吻合。需要说明的是在图2和图3中,前4 s数值解与解析解存在明显差异,原因是数值模拟时,波浪从生成到传播至测点有一段距离,在这段时间内测点水位和速度变化幅度很小,等波浪传播过来才会产生明显水位波动,进而产生相应的x与z方向速度。综合以上说明,研究数值模型数值模拟活塞式造波池中的波浪传播过程精度较高。图3 测点x与z方向速度SPH数值计算结果与二阶斯托克斯波解析解的对比

测点x与z方向速度SPH数值计算结果与二阶斯托克斯波解析解的对比

【参考文献】：
期刊论文
[1]Numerical and Experimental Investigation of Interactions Between Free-Surface Waves and A Floating Breakwater with Cylindrical-Dual/Rectangular-Single Pontoon[J]. JI Chun-yan,YANG Ke,CHENG Yong,YUAN Zhi-ming.  China Ocean Engineering. 2018(04)
[2]移动粒子半隐式法流固耦合模型及自由浮体数值研究[J]. 曹文瑾,孙中国,席光.  西安交通大学学报. 2014(08)
[3]箱式浮体在波浪中的运动分析[J]. 曾东,叶恒奎,孙江龙.  中国舰船研究. 2006(Z1)



本文编号：3618392