收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

近岸波浪对结构物作用耦合数值模型及其工程应用

齐鹏  
【摘要】: Boussinesq方程作为三维势流模型的平面二维近似,能够解决非线性波 浪在较大浅水区域(如港口和一定的海岸区域)上的传播变形问题;另一方 面,作为深度平均模型,Boussinesq方程难以给出结构物附近流动随深度变 化的特征,无法解决波浪对潜堤、浮体等结构物作用问题。而数值求解三维 势流模型或粘流模型的计算量和占用计算机的存储空间都很大,一般只在较 小的计算区域上(如结构物附近)求解,难以直接用于大区域上(考虑波浪 变形)的波浪-结构相互作用问题。另外,势流模型本身决定了结构物附近粘 性流动的特点(如涡度、边界层等)都被忽略了,而要得到流动的这些信息,只 有依靠粘流模型。为能同步和高效率地获得近岸大区域非线性波浪变形特 征、结构物附近三维水动力特征和波浪荷载,结合Boussinesq方程数值模型 和求解N-S方程的VOF方法各自的特点,开展了建立Boussinesq方程和N- S方程耦合数值模型的研究。 整个研究工作包括以下几部分: 1)建立了有限差分全隐格式Boussinesq方程波浪数值模型。 全隐格式数值模型允许较小的网格尺度,计算过程稳定和结果收敛,并 能保证计算精度以及为与三维模型耦合求解时便于取得相匹配的网格尺 度。在开边界处理上,采取Sommerfeld辐射条件与海绵层吸收结合的 办法,较好地将到达开边界的波浪能量吸收掉。用所建立的Boussinesq 方程波浪数值模型进行了规则波在圆形浅滩上传播变形的数值计算,其 数值结果较好地接近于有关的实验结果,表明所开发的全隐格式 Boussinesq方程波浪数值模型是可靠的,以及具有较高的计算效率,可 以用于近岸大区域波浪变形的数值计算。 2)建立了基于N-S方程和VOF方法的三维数值波浪水池模型。 提出了用于VOF方法的分段式造波机边界条件,并对其它边界相应地给 出了合适的边界条件,建立了基于VOF方法的三维数值波浪水池。数值 试验表明,所提出的分段式造波机边界条件能够产生长时间稳定的波动 过程和斜入射波浪;对开边界的处理上采取了Sommerfeld辐射条件与 海绵层内衰减垂向速度相结合的处理方法,较好地使到达开边界的波浪 透过。数值试验表明所建立的数值波浪水池具有较好的波浪特性,并能 获得较为可靠的结构物波浪荷载结果。 论 丈 摘 要 一 3)建立了 ID Bousj NS-VOF#合数值模型。 提出了重叠带上压力、速度和波面的匹配边界条件,建立了用二维川S方 程控制内域(包含结构物的近场)流体流动和一维Boussinesq方程控制 外域(内域的外围边界和整个计算域边界所围的区域)流体流动的耦合 数值模型(简称 ID/ZD耦合模型),在时间步进格式下,实现了内域模 型和外域模型同步耦合求解。数模试验显示本文提出的匹配边界条件能 够保证流动在这两个子区域之间光滑而连续地过渡,并且耦合模型模拟 结果(压力、速度、波面和波浪荷载)较好地接近于与原二维NS.VOF 模型的结果。 4)建立了二D BoussinesqoDNS-VOF耦合数值模型。 建立了用三维NS方程控制内域流体流动和二维Boussinesq方程控制 外域流体流动的部分三维化耦合数值模型(简称ZD/3D耦合模型)。数 模试验显示本文提出的压力、速度和波面匹配边界条件在斜人射波浪条 件下是有效性,能够保证流动在两个于区域之间光滑而连续地过渡;还 对耦合模型模拟波面和波浪荷载结果进行了验证,和对耦合模型的计算 效率进行了评估。 5)开展了耦合数值模型在工程数值计算上的觑。 ·应用所建立的 ID/ZD耦合模型,进行了消减直立堤前反射波的幕墙 式消浪室性能的数模研究,得到了有意义的研究成果; ·应用所建立的 ZD/3D串联耦合模型对防彼堤堤头附近三维水动力特 征进行了初步研究,得到了有意义的研究成果; ·应用所建立的ZD/3D嵌套耦合模型对港内直立式码头前船舶波浪力 和船体附近三维水动力特征进行了初步研究,得到了有意义的研究 成果。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 冯忠居,黄安录;高等级公路中地下结构物上土压力的有限元分析[J];西安公路交通大学学报;1998年S2期
2 季春群;海工结构物上的冰载荷分析及研究[J];海洋工程;1992年04期
3 闻道秋,钱金石;公路结构物放样坐标的计算[J];测绘通报;2005年04期
4 冯芒,沙文钰,李岩,胡艳冰;近海近岸海浪的研究进展[J];解放军理工大学学报(自然科学版);2004年06期
5 于乃琇,李宽良,韦漫春,陈达士,叶艳妹;三氮迁移转化过程中的质量不守恒问题及其数值模拟方法途径[J];成都理工大学学报(自然科学版);1993年03期
6 娄建武,龙源,徐全军,季茂荣;工程爆破中的建筑物振动监测[J];解放军理工大学学报(自然科学版);2000年05期
7 王战胜;赵宇;;桥涵结构物水泥混凝土施工要点[J];科技信息;2007年09期
8 黄兴章;中国科学院物理研究所与北京大学、清华大学联合建议筹建微观加工与结构物理研究中心[J];物理;1987年01期
9 李锡夔;有限应变下蠕变-弹塑性-损伤耦合本构模型的数值模拟[J];计算力学学报;1997年02期
10 钱寿易;土动力学情况简介[J];力学进展;1973年02期
11 严宗达,卜小明;弹性地基上结构物的级数解法问题[J];天津大学学报;1991年04期
12 腾斌;深水中波浪与弱流对结构物的作用[J];海洋学报(中文版);1996年05期
13 伯野元彦;侯万凯;牛峰;;液化不可怕[J];世界地震译丛;2006年03期
14 吴再丰;;火星上管状结构物探秘[J];科学24小时;2010年09期
15 C.A.Brebbia ,晏名文 ,程屏芬;近海结构物的分析[J];力学进展;1980年Z1期
16 俞嘉声,张建浩;结构物对随机地震激励的响应分析[J];应用数学和力学;1985年08期
17 张嘎,张建民;成层地基与浅埋结构物动力相互作用的简化分析[J];工程力学;2002年06期
18 А.Ф.Смирнов,张德富;苏联第11个五年计划期间结构计算理论和方法的主要科学研究方向[J];力学进展;1981年04期
19 匡希龙;李振;;土工离心模型试验中结构物替代技术探讨[J];公路交通技术;2008年01期
20 吴云霞;;浅谈对结构的检测与加固技术[J];科技资讯;2010年13期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 扶长生;;接触界面的动力特性及其对结构物动响应的影响[A];中国地震学会第三次全国地震科学学术讨论会论文摘要汇编[C];1986年
2 王永学;齐鹏;;近岸波浪对结构物作用耦合数值模型及其工程应用[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(下册)[C];2001年
3 周林;;不均匀沉降裂缝的工程检测实例[A];第八届全国建设工程无损检测技术学术会议论文集[C];2004年
4 黄焱;史庆增;宋安;;冰的温度膨胀力研究[A];2003年度海洋工程学术会议论文集[C];2003年
5 张汝光;;再谈“认识材料、用好材料”[A];第十一届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];1995年
6 王成;;大直径水平荷载桩的计算机模拟试验[A];中国公路学会桥梁和结构工程学会2001年桥梁学术讨论会论文集[C];2001年
7 丁智;魏新江;魏纲;;盾构隧道与邻近结构物相互影响研究分析[A];中国地质学会工程地质专业委员会2007年学术年会暨“生态环境脆弱区工程地质”学术论坛论文集[C];2007年
8 罗骐先;宋人心;傅翔;王五平;;超声法探测结构物水下裂缝[A];第五届全国混凝土耐久性学术交流会论文集[C];2000年
9 张汝光;;再谈复合材料是结构物——追思朱颐龄教授[A];第十六届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2005年
10 苏春梅;沙秋;董新国;;滩浅海油气田海工结构型式分析[A];2006年度海洋工程学术会议论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 齐鹏;近岸波浪对结构物作用耦合数值模型及其工程应用[D];大连理工大学;2001年
2 崔雷;近岸波浪、波生流及波流场中污染物输运的数值模拟[D];大连理工大学;2011年
3 左其华;近岸波浪引起的水流和二阶长波[D];大连理工大学;2002年
4 丁兆强;波浪对透空式三维结构物的冲击作用研究[D];大连理工大学;2009年
5 韩涛;波浪与海床、结构物相互作用的数值模拟[D];天津大学;2005年
6 郑坤;基于SPH方法的波浪对水平板冲击作用研究[D];大连理工大学;2009年
7 王婷婷;滨海软土流变模型及其在结构物稳定性分析中的应用研究[D];天津大学;2009年
8 马建军;土—细长结构物相互作用的非线性动力学研究[D];湖南大学;2013年
9 李雪临;波浪冲击过程的流场变化特性研究[D];大连理工大学;2009年
10 韦建军;自悬浮定向流法制备金属与合金纳米微粒及其结构物性的研究[D];四川大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李巧生;基于四叉树网格的近岸波浪及波生流数值模型[D];大连理工大学;2013年
2 戴建国;结构物坐底防吸附研究[D];大连理工大学;2013年
3 尹德军;近岸波浪数值模拟实用模型系统的研究[D];河海大学;2006年
4 邹星;结构物出水过程的数值模拟[D];大连理工大学;2013年
5 王琮;海洋工程结构物局部结构疲劳行为基础研究[D];大连理工大学;2004年
6 申晓明;风灾易损结构物损伤评估系统及在汕头市城市防风灾中的应用[D];汕头大学;2003年
7 张齐焰;非线性波浪冲击透空结构物数值模拟[D];浙江大学;2008年
8 张金凤;波浪作用下建筑物地基基础动力响应的研究[D];天津大学;2003年
9 司广成;近岸波浪折绕射联合模型的研究与应用[D];中国海洋大学;2007年
10 陈纳新;模糊聚类和模糊推理在评价海冰灾害中的应用[D];大连海事大学;2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 英;日本抗震建材技术研发[N];世界金属导报;2008年
2 张本国 王世平 齐晓赛 金玉红;开弓就中创誉奖[N];中国铁道建筑报;2006年
3 罗登林 郑培锋;梁山筑路逞英豪[N];中国铁道建筑报;2006年
4 ;全力打造安全舒适的山区高速公路[N];南方日报;2006年
5 丁向东;再挺大别山[N];中国建设报;2006年
6 成子桥陈东凯 黄慧光;河南泌桐高速公路:新理念打造和谐工程[N];中国交通报;2007年
7 雷蕾 李肃人 王玲丽;合力攻坚 决战2006[N];丽水日报;2006年
8 柳武平 孙健;为圆冀东人民百年梦[N];中国铁道建筑报;2007年
9 孙臣领 周进;请进来教 走出去学[N];中华建筑报;2007年
10 王洛亚 李桢刚 李开帆;逐鹿中原展锋芒[N];中国铁道建筑报;2005年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978