波群的数值模拟和物理模拟

基于现场实测资料,给出了一个波包谱的经验公式,在此基础上建议了波群的数值模拟和物理模拟方法,可按指定的波谱和波群特征参数,数值模拟和在实验水槽中制造出所要求的波群,得到了满意的结果。     

白噪声不规则波与聚焦波的水池模拟

从推导造波板的运动规律出发,讨论了海洋工程水动力学试验中白噪声不规则波及聚焦波这2类非常规波浪在水池中的生成技术;基于实测谱修正与波谱相位聚焦,在海洋工程水池生成了品质较好的白噪声不规则波与聚焦波,并给出了这2种波浪在水池中的测试结果.通过边界元数值计算方法对水池模拟的聚焦波进行了验证.结果表明:采用所述方法可以在试验水池中生成品质较高的白噪声不规则波及聚焦波,从而为提高常规海洋工程水动力试验的精度,缩短试验时间及后续开展海洋工程平台在恶劣海况中生存能力的研究提供了技术依据.     

面向海洋工程应用的数值波浪水池

采用FLUENT软件中的用户自定义函数功能和动网格功能进行造波和消波,采用VOF方法捕捉自由液面,开发了一个数值波浪水池,该水池可以生成规则波浪、按照波谱生成不规则波浪以及生成既定的不规则波波列.文中开展了网格和时间步长试验,力图找到经济精确的网格划分方案和高效的时间步长方案.文中按照Jonswap谱进行了不规则波浪的数值模拟,采用了等分能量法分解波谱的频率区间来得到组成波的圆频率,模拟结果显示计算波谱与目标波谱一致,波浪的统计特征得到了很好的体现,模拟不规则波波谱的缺点是耗时过长.由于真实海况下对海洋浮式结构物造成损坏的往往不是整个波浪时间序列,而是少数的几个大波或者波列中的波群.因此采用CFD方法准确模拟出既定的波列将会对了解极端海况下海洋结构物的损坏事故提供极大帮助.采用本文提出的方法成功模拟出了既定的极大波,这个方法的关键在于确定造波板的运动规律.类似按照波谱造波,文中将造波板处的波浪时历进行了分解,得到了若干个小振幅波,通过傅里叶级数法推导出了每个小振幅波的特征参数.同样采用水力传递函数确定每个小振幅波对应的推板振幅,之后将这些组成波对应的推板运动规律进行叠加得到了模拟不规则波波列时需要的推板运动规...     

基于FUNWAVE-TVD模型的岸礁次重力波数值模拟

为了研究不规则波条件下岸礁上次重力波的传播规律,采用完全非线性的Boussinesq数值模型FUNWAVE TVD对波浪水槽的物理模型试验进行了数值模拟。在对短波、次重力波有效波高与时均水位模拟结果验证的基础上,采用互相关分析与小波二阶谱研究了次重力波的生成、传播过程及相关的非线性能量传递。结果表明：礁前次重力波从谱峰频段获得能量;礁前斜坡上水深变浅时,非线性作用加剧,更多波能从谱峰频段传至高频段与低频段并伴随着约束波的成长;礁坪上次重力波主要由破碎点移动产生,礁坪末端能量传递主要发生在低频段之间。     

浅水不规则波的无网格数值模拟

采用基于配点和径向基函数的无网格数值模拟方法,建立数值海洋工程水池,将源点布置在模拟波浪场之外,沿边界布置配点而不是划分网格;对深水不规则波经斜坡过渡后在均匀水深浅水域中传播的过程进行无网格数值模拟和波谱的迭代修正.不规则波的数值模拟结果显示,该方法形式简单、计算速度快、稳定性好.经物理水池的造波实验验证,波浪谱、波浪参数、波浪时历都与实验结果吻合良好,并具有浅水波特征,最终模拟得到的浅水不规则波令人满意.     

基于边界造波法的波浪数值生成

一般边界造波法只是用来生成线性波,至于边界造波法对不规则波、孤立波和强非线性波等是否适用,并没有做过多分析与研究。基于线性波、二阶Stokes波以及孤立波的速度和波形解析表达式,采用边界造波法,借助FLUENT软件中的用户自定义(UDF)功能,通过二次开发在FLUENT中实现波浪的模拟,并对它们的数值解与解析解做出比较,以此来验证边界造波法的适用性。计算结果表明,该数值水槽能有效模拟这三种波浪。     

不规则波中潜艇上浮运动的研究

采用计算流体动力学(CFD)软件中Java宏命令功能,基于ITTC双参数谱实现了迎浪不规则波的模拟,同时通过添加人工阻尼项实现了消波功能,由此构造了不规则波的数值波浪水池.对迎浪不规则波中的不同有义波高和谱形心周期展开了计算,并与目标值进行了对比,发现误差的绝对值都在4％～6％之内,有效验证了不规则波模拟的可行性.基于...     

非线性不规则波二阶分离模型

基于二阶波势流理论,建立了一个非线性不规则波浪二阶分离模型．通过求解频域内一、二阶成分之间的传递函数,建立起二阶项求解关系式,将二阶项变换到与一阶项同一个傅里叶频域空间,采用Newton-Raphson迭代方法分别求解出目标波浪中一阶、二阶和频与二阶差频．利用所建立模型分别对规则波和二阶非线性不规则波进行了数值验证,并对波浪非线性的影响进行了分析,典型数值计算结果表明模型是有效的．     

非线性不规则波二阶分离模型

基于二阶波势流理论,建立了一个非线性不规则波浪二阶分离模型。通过求解频域内一、二阶成分之间的传递函数,建立起二阶项求解关系式,将二阶项变换到与一阶项同一个傅里叶频域空间,采用Newton-Raphson迭代方法分别求解出目标波浪中一阶、二阶和频与二阶差频。利用所建立模型分别对规则波和二阶非线性不规则波进行了数值验证,并对波浪非线性的影响进行了分析,典型数值计算结果表明模型是有效的。     

基于KdV方程的浅水畸形波演化特征

为了研究高斯脉冲型畸形波解的演化特征,运用虚拟波谱法数值求解KdV(Korteweg-de Vries)方程。以JONSWAP谱为目标谱,分别以线性余弦波、椭圆余弦波为基础组成波,采用叠加思想模拟随机波列,数值求解了高斯脉冲型畸形波在随机波浪场中的演化特征。采用CMOR小波分析畸形波演化过程中的波数、能量分布状况。模拟结果反映了畸形波生成时的能量集中以及高频能量转移特征。计算随机波浪场中不同参数条件下高斯脉冲型畸形波的持续时间和传播距离,曲线拟合结果表明,畸形波的持续时间与传播距离和高斯脉冲的波幅与脉冲参量之间近似呈二次函数关系。     

Stokes波对垂直圆柱体的绕射问题

将Stokes波对垂直圆柱体的绕射分成四个边值问题,继而逐一求解,所求的解满足所有方程和边界条件;并给出算例.     

随机波波生流的数值模拟

为了更合适地反映实际海浪的随机性,作者采用随机波折射－绕射模型和波生流模型对近岸海域中的波生流进行数值模拟,探讨不同条件下随机波波生流的流场结构。通过计算发现除地形对随机波波生流有明显影响外,波生流的大小同入射波高及波浪破碎关系密切,其流向特别是离岸流的位置与入射波向有关。     

不规则波浪模拟的基本原理

本文基于线性系统假定,对不规则波浪的室内模拟方法进行了分析,其中介绍了单方向的波谱模拟、波列模拟和方向谱的模拟以及模拟中数字式与模拟式的迭代过程,同时对线性造波理论的一些基本问题诸如理论上的近似性、线性理论的适用范围及可能产生误差的来源作了初步的讨论,在此基础即可进行程序及模拟电路的具体实施.     

群波在斜坡上的爬落变化研究

通过理论推导，将群波分解为线性项和非线性项，讨论群波非线性项在不同水深条件下的影响情况，试验中取各组成波波高相等，频率间隔０．０２Ｈｚ，通过模型试验研究群波在斜坡上的爬落变化，并与相应于群波有效波高的规则波的试验成果和经验公式进行对比分析，发现群波和规则波在斜坡上的爬高和爬落幅度的规律大致相同，而落深存在一定差异，即当Ｉｒｉｂｒｒｅｎ数较小时，规则波没有回落现象，运用谱分析方法研究群波在斜坡上的爬     

二维数值造波水槽不规则波之数值研究

利用边界元素法所建立数值造波水槽探讨不规则波浪之造波与传递问题，以Lagrange法描述水粒子之运动并利用前进差分处理时间项之微分项。水槽一端为活塞推拉式造波板，运动方式以Mitsuyasu-Bretschneider之波谱造波，另一侧设有一段消波区以减少计算结果受波浪反射之影响。水面上选定若干个测点量取水位变化之历时，利用波谱分析水面上各测点之波谱并与原入射波波谱比较来探讨本模式之准确性。     

蛇形多向不规则波造波机波浪产生方法及特性

介绍了自行研制的蛇形多向不规则波造波机系统．造波机宽28m，由70块高0.9m、宽0.4m的造波板组成．在此基础上论述了分段式造波机产生波浪的原理及方法，并对其产生的斜向和多向不规则波的波浪统计特性以及波浪的频谱和方向分布进行了试验研究．结果表明，研制的造波机各项性能达到了预期的指标，可产生较理想的单向和多向不规则波．     

垂直圆柱二阶绕射力的近似计算方法

本文用Taylor方法计算规则波中垂直圆柱二阶绕射力,发现该法对于水深与波数的乘积大于2.5时是有效的,其结果是精确的,但当水深与波数的乘积小于2.5时,结果是不稳定的。因此,须对方法作些改进。     

直立式防波堤水平波浪力的概率分布

试验研究表明,不规则波对直立防波堤作用力的概率分布类型因波浪作用性质而变化。脉动力符合双参数的韦伯分布,冲击力偏离韦伯分布,经过统计分析,得出了每一种试验情况下韦柏分布的形状参数和比例参数,并确定了参数的变化规律,提出了直工防波堤在不同波浪情况和水位条件下确定分布参数的方法。