基于FLUENT的二维数值波浪水槽研究

【摘要】： 海洋工程设计实践对估计结构物所受波浪荷载,预测海洋结构在波浪下的动力响应,提出了越来越苛刻的要求。建立高精度、高效的数值波浪水槽并应用于波浪——建筑物相互作用研究一直是近年来本学科的前沿课题。本文基于FLUENT软件建立了二维数值波浪水槽模型。在无旋势流条件下,以FLUENT软件为计算平台,采用分离式解法中的PISO算法对问题进行求解。非线性自由表面边界条件采用VOF方法,两端边界采用对称边界条件,造波和消波分别采用源造波法和阻尼层消波,并利用FLUENT的UDF实现。 本文很好的完成了线性规则波、Stokes波、孤立波以及不规则波的模拟,能够产生历时很长的稳定的波场。对波浪由于粘性作用而沿程衰减的规律进行了分析,并拟合了沿程波高与造波时波浪输入参数之间关系的经验公式,由此可以得到稳定的波场参数。线性规则波采用两种不同的造波方法,并对模拟结果进行了比较分析,源造波法要优于推板式造波。对于非线性波浪,分别对二阶和三阶Stokes波进行了模拟和分析,结果与理论吻合很好。同时,对孤立波进行了模拟。 采用TMA谱模拟了非线性不规则波,得到了较为理想的结果。本文的工作为进一步研究极端波浪条件下二维波浪本身及波浪与建筑物相互作用提供了数值模拟的工具。