本文關(guān)鍵詞：波浪對大尺度固定柱狀結(jié)構(gòu)物作用的數(shù)值水池模擬

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【摘要】：在海洋工程領(lǐng)域,海浪對結(jié)構(gòu)物作用的研究和模擬是非常重要的一部分。工程上對于此問題的研究有勢流理論和計(jì)算流體力學(xué)(CFD)兩種研究方法。近幾年,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,計(jì)算流體力學(xué)也得以發(fā)展和廣泛使用。由于數(shù)值水池能較好的模擬海洋結(jié)構(gòu)物和流體的相互作用,且與模型試驗(yàn)相比有節(jié)約人力、物力、財(cái)力等優(yōu)勢,目前數(shù)值波浪水池成為了流體力學(xué)研究的前沿方向。本文主要研究了數(shù)值水池中波浪對大尺度固定柱狀結(jié)構(gòu)物的作用。為了研究此問題本文做了以下幾方面的研究:1)使用FLUENT軟件對潰壩模型試驗(yàn)進(jìn)行模擬,使用RNG k-ε粘性模型以及PISO的算法計(jì)算了水流對集裝箱的壓力以及水池不同位置的液面變化,并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比,證明此方法可以較為精確的對出壓力變化以及液面的變化進(jìn)行監(jiān)測;2)使用質(zhì)量源項(xiàng)的造波方法以及人工粘性消波方法在數(shù)值水池中對線性規(guī)則波和雙色波進(jìn)行模擬,并將計(jì)算結(jié)果與波浪理論的理論值進(jìn)行對比,證明此計(jì)算方法可以較為精確的模擬出線性規(guī)則波以及雙色波;3)在潰壩實(shí)驗(yàn)以及波浪生成模擬方法的基礎(chǔ)上,對MARINTEK的波浪爬坡實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬,計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比表明本方法可以較為精確的計(jì)算出波浪爬坡高度;4)在波浪爬坡實(shí)驗(yàn)?zāi)M的基礎(chǔ)上,計(jì)算波浪對于結(jié)構(gòu)物的砰擊壓力,對結(jié)構(gòu)物所受的載荷進(jìn)行預(yù)測。本文在前人研究的基礎(chǔ)上,將數(shù)值波浪水池技術(shù)應(yīng)用到在結(jié)構(gòu)物的作用下波浪爬坡高度的計(jì)算以及波浪對結(jié)構(gòu)物壓力的預(yù)報(bào)上,結(jié)果表明本文的計(jì)算較為精確,此方法可以用于結(jié)構(gòu)物在波浪中的響應(yīng)問題的研究中,對海洋結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)有一定的參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)值波浪水池 潰壩實(shí)驗(yàn) 源項(xiàng)造波 波浪爬坡 波浪砰擊
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U661.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-15
• 1.1 課題研究背景及意義8-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 數(shù)值水池波浪模擬的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 波浪與柱狀結(jié)構(gòu)物相互作用的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 本文研究內(nèi)容13-15
• 第二章 數(shù)值波浪水池模擬基本理論15-29
• 2.1 波浪理論15-18
• 2.1.1 波浪運(yùn)動的控制方程及邊界條件15-16
• 2.1.2 Airy波理論16-17
• 2.1.3 Stokes波理論17-18
• 2.2 數(shù)值水池波浪模擬方法18-20
• 2.2.1 數(shù)值造波方法18-19
• 2.2.2 數(shù)值消波方法19-20
• 2.3 數(shù)值波浪水池模擬基本方程及求解方法20-26
• 2.3.1 Navier-Stokes方程20-21
• 2.3.2 方程的離散和求解方法21-23
• 2.3.3 自由表面跟蹤技術(shù)23-24
• 2.3.4 湍流模型選擇24-26
• 2.4 FLUENT軟件介紹26-27
• 2.5 波浪爬坡現(xiàn)象研究27-28
• 2.6 本章小結(jié)28-29
• 第三章 某潰壩模型實(shí)驗(yàn)的數(shù)值模擬與驗(yàn)證29-39
• 3.1 引言29
• 3.2 MARIN潰壩實(shí)驗(yàn)介紹29-31
• 3.3 潰壩實(shí)驗(yàn)FLUENT數(shù)值模擬結(jié)果31-38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 第四章 數(shù)值水池中單色波與雙色波的模擬研究39-50
• 4.1 引言39
• 4.2 模擬波況選擇39-40
• 4.3 線性規(guī)則波模擬結(jié)果40-46
• 4.3.1 M1波浪模擬結(jié)果41-44
• 4.3.2 B11波浪模擬結(jié)果44-46
• 4.4 雙色波模擬結(jié)果46-48
• 4.5 本章小結(jié)48-50
• 第五章 波浪與柱狀結(jié)構(gòu)物相互作用的數(shù)值模擬50-74
• 5.1 引言50
• 5.2 MARINTEK波浪爬坡實(shí)驗(yàn)介紹50-51
• 5.3 波浪爬坡模擬結(jié)果分析51-57
• 5.3.1 線性規(guī)則波爬坡模擬結(jié)果對比分析53-55
• 5.3.2 雙色波爬坡模擬結(jié)果對比分析55-57
• 5.4 波浪對柱狀結(jié)構(gòu)物砰擊載荷模擬結(jié)果分析57-73
• 5.4.1 線性規(guī)則波載荷模擬結(jié)果分析58-65
• 5.4.2 雙色波載荷模擬結(jié)果對比分析65-73
• 5.5 本章小結(jié)73-74
• 第六章 總結(jié)與展望74-76
• 6.1 本文創(chuàng)新點(diǎn)74
• 6.2 主要研究工作總結(jié)及結(jié)論74
• 6.3 進(jìn)一步研究工作及展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-78
• 發(fā)表論文及參加科研情況說明78-79
• 致謝79-80

【相似文獻(xiàn)】

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