基于OpenFOAM的弧板式透空堤水動力特性數(shù)值研究
發(fā)布時間：2022-01-03 06:38
為探討一種弧板式透空堤的水動力特性,基于OpenFOAM建立了波浪與弧板式透空堤相互作用數(shù)值模型,探討了弧板式透空堤的消浪特性、壓強特性及流場分布情況.結果表明:本次數(shù)值試驗范圍內(nèi),波浪對弧板式透空堤的透射系數(shù)隨相對板寬的增大而減小,反射系數(shù)則相反.弧板式透空堤上下表面所受波浪正壓強與負壓強分布呈現(xiàn)對稱特性,且大部分工況下的波浪壓強極值發(fā)生在結構物偏迎浪向一側的測點位置處.弧板式透空堤位于靜水面及以上時,消浪效果明顯優(yōu)于其位于靜水面以下.弧板式透空堤對其周圍流場影響顯著,在其迎浪向與背浪向位置均產(chǎn)生較為明顯的漩渦.
【文章來源】：廈門大學學報(自然科學版). 2020,59(03)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：8 頁
【部分圖文】：
空水槽數(shù)值模型
試驗水深h=0.6m時，對所造波高H=0.1m、周期T=1.2s的規(guī)則波的波面高度η進行數(shù)值模擬．由圖2可知，當網(wǎng)格加密2次時，其波面峰值高于加密0次和1次，與加密3次的波面峰值近乎吻合．因此，為提高計算效率，首先對全區(qū)域采用尺度為0.1m×0.02m×0.02m（長×寬×高）的網(wǎng)格進行劃分；再對z方向靜水面上下0.12m的區(qū)間、x方向自推板至離推板8.4m的區(qū)間內(nèi)設置加密區(qū)，對加密區(qū)局部網(wǎng)格加密2次后尺度為0.025m×0.005m×0.005m（長×寬×高）．
在二相流體不可壓縮的假定條件下，分別利用基于二階Stokes波浪理論和OpenFOAM對上述工況下的規(guī)則波進行數(shù)值模擬．在距離造波位置x分別為2.0,4.0,9.0,11.7m處利用數(shù)值模擬浪高儀監(jiān)測兩者的結果．結果表明（圖3):OpenFOAM的計算結果在流體區(qū)域#1′（x=2.0 m）和#2′浪高儀（x=4.0m）位置處，浪高儀測得的波面高程隨時間的推移不斷增大直至穩(wěn)定；x=2.0m位置處由于更靠近推板，首先達到穩(wěn)定，隨后x=4.0m位置處波面亦達到穩(wěn)定，并均與Stokes波浪理論的計算值吻合良好，能夠在所設定的數(shù)值水槽內(nèi)產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定可靠的規(guī)則波浪．在消波段起始位置即#3′浪高儀（x=9.0m）位置處，利用OpenFOAM計算得到的波面峰值明顯小于Stokes波浪理論計算值，說明此處剛進入阻尼消波區(qū)，波面有明顯減小趨勢．至消波區(qū)末端#4′浪高儀（x=11.7m）位置處，利用OpenFOAM計算得到波面高程趨近于零，說明數(shù)值阻尼消波層可以有效消去水槽末端波浪，本文所建立數(shù)值水槽模型可用于模擬不同工況下的數(shù)值計算．3 水動力特性分析
【參考文獻】：
期刊論文
[1]弧板式透空堤消浪性能影響因素數(shù)值研究[J]. 吳瑤瑤,李雪艷,王慶,朱小松,郭為軍,董大利,路大衛(wèi). 海洋工程. 2019(02)
[2]規(guī)則波作用下透空格柵板式防波堤波浪力試驗研究[J]. 程永舟,常佳夫,楊小樺,黃筱云. 海洋通報. 2016(06)
[3]水下上弧形板結構的水動力特性研究[J]. 王科,施鵬飛,陳彧超,邊疆,信晗,程小明. 船舶力學. 2016(05)
[4]潛式雙層水平板型防波堤的數(shù)值研究[J]. 李靖波,張寧川,劉愛珍. 水道港口. 2014(04)
[5]圓弧板透空式防波堤消波性能試驗研究[J]. 潘春昌,王國玉,任冰,王永學. 海洋工程. 2014(04)
[6]一種新型透空式防波堤水動力特性試驗研究[J]. 陳旭達,張寧川. 水道港口. 2011(01)
[7]多層水平板衰減波浪的影響因素分析[J]. 王國玉,劉丹,任冰,王永學. 水利水電科技進展. 2011(01)
[8]雙層水平板型透空式防波堤消波性能試驗研究[J]. 唐琰林,張寧川,劉愛珍. 水道港口. 2006(05)
[9]圓弧面防波堤波浪力初步研究[J]. 謝世楞,李炎保,吳永強,谷漢斌. 海洋工程. 2006(01)
[10]Study on the Interaction of Water Waves with Semi-Circular Breakwater[J]. JIA Donghua Engineer, The First Design Institute of Navigation Engineering, Ministry of Communications of China, Tianjin 300222, P. R. China.. China Ocean Engineering. 1999(01)
碩士論文
[1]淹沒情況下半圓形防波堤的數(shù)值模擬和實驗研究[D]. 李建平.大連理工大學 2001
本文編號：3565772
【文章來源】：廈門大學學報(自然科學版). 2020,59(03)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：8 頁
【部分圖文】：
空水槽數(shù)值模型
試驗水深h=0.6m時，對所造波高H=0.1m、周期T=1.2s的規(guī)則波的波面高度η進行數(shù)值模擬．由圖2可知，當網(wǎng)格加密2次時，其波面峰值高于加密0次和1次，與加密3次的波面峰值近乎吻合．因此，為提高計算效率，首先對全區(qū)域采用尺度為0.1m×0.02m×0.02m（長×寬×高）的網(wǎng)格進行劃分；再對z方向靜水面上下0.12m的區(qū)間、x方向自推板至離推板8.4m的區(qū)間內(nèi)設置加密區(qū)，對加密區(qū)局部網(wǎng)格加密2次后尺度為0.025m×0.005m×0.005m（長×寬×高）．
在二相流體不可壓縮的假定條件下，分別利用基于二階Stokes波浪理論和OpenFOAM對上述工況下的規(guī)則波進行數(shù)值模擬．在距離造波位置x分別為2.0,4.0,9.0,11.7m處利用數(shù)值模擬浪高儀監(jiān)測兩者的結果．結果表明（圖3):OpenFOAM的計算結果在流體區(qū)域#1′（x=2.0 m）和#2′浪高儀（x=4.0m）位置處，浪高儀測得的波面高程隨時間的推移不斷增大直至穩(wěn)定；x=2.0m位置處由于更靠近推板，首先達到穩(wěn)定，隨后x=4.0m位置處波面亦達到穩(wěn)定，并均與Stokes波浪理論的計算值吻合良好，能夠在所設定的數(shù)值水槽內(nèi)產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定可靠的規(guī)則波浪．在消波段起始位置即#3′浪高儀（x=9.0m）位置處，利用OpenFOAM計算得到的波面峰值明顯小于Stokes波浪理論計算值，說明此處剛進入阻尼消波區(qū)，波面有明顯減小趨勢．至消波區(qū)末端#4′浪高儀（x=11.7m）位置處，利用OpenFOAM計算得到波面高程趨近于零，說明數(shù)值阻尼消波層可以有效消去水槽末端波浪，本文所建立數(shù)值水槽模型可用于模擬不同工況下的數(shù)值計算．3 水動力特性分析
【參考文獻】：
期刊論文
[1]弧板式透空堤消浪性能影響因素數(shù)值研究[J]. 吳瑤瑤,李雪艷,王慶,朱小松,郭為軍,董大利,路大衛(wèi). 海洋工程. 2019(02)
[2]規(guī)則波作用下透空格柵板式防波堤波浪力試驗研究[J]. 程永舟,常佳夫,楊小樺,黃筱云. 海洋通報. 2016(06)
[3]水下上弧形板結構的水動力特性研究[J]. 王科,施鵬飛,陳彧超,邊疆,信晗,程小明. 船舶力學. 2016(05)
[4]潛式雙層水平板型防波堤的數(shù)值研究[J]. 李靖波,張寧川,劉愛珍. 水道港口. 2014(04)
[5]圓弧板透空式防波堤消波性能試驗研究[J]. 潘春昌,王國玉,任冰,王永學. 海洋工程. 2014(04)
[6]一種新型透空式防波堤水動力特性試驗研究[J]. 陳旭達,張寧川. 水道港口. 2011(01)
[7]多層水平板衰減波浪的影響因素分析[J]. 王國玉,劉丹,任冰,王永學. 水利水電科技進展. 2011(01)
[8]雙層水平板型透空式防波堤消波性能試驗研究[J]. 唐琰林,張寧川,劉愛珍. 水道港口. 2006(05)
[9]圓弧面防波堤波浪力初步研究[J]. 謝世楞,李炎保,吳永強,谷漢斌. 海洋工程. 2006(01)
[10]Study on the Interaction of Water Waves with Semi-Circular Breakwater[J]. JIA Donghua Engineer, The First Design Institute of Navigation Engineering, Ministry of Communications of China, Tianjin 300222, P. R. China.. China Ocean Engineering. 1999(01)
碩士論文
[1]淹沒情況下半圓形防波堤的數(shù)值模擬和實驗研究[D]. 李建平.大連理工大學 2001
本文編號：3565772
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