基于源面板法建立了水下圓柱體傾斜激勵的數(shù)學模型,數(shù)值模擬了浸沒圓柱體傾斜激勵下圓柱體表面壓力與波高的水動力學特性。數(shù)值結果表明,圓柱體表面壓力和自由面波高隨激勵頻率、振幅及浸沒深度的改變而變化。在小振幅傾斜激勵下自由面波表現(xiàn)為線性變化規(guī)律:當圓柱體浸沒深度減小,自由面波高明顯增大;當圓柱體浸沒深度越大,自由面波高的變化越小。圓柱體上下表面壓力呈周期性變化。 

【文章來源】：陜西理工大學學報(自然科學版). 2020,36(04)

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

浸沒圓柱體傾斜激勵的物理模型

其中σb,i∈Sb,σF,j∈SF,i=1,…,Nb,j=1,…,NF。設圓柱體表面的節(jié)點pb,i=(xb,i,yb,i),pb,i+1=(xb,i+1,yb,i+1),i=1,…,Nb,則圓柱體表面上的源點、面板長度、面板單位切向量、面板單位法向量分別為

本節(jié)數(shù)值模了不同參數(shù)下自由面波高的變化規(guī)律。由圖4(a)知,取振幅a/T=0.1,激勵頻率 ω R/g = 0.5 ,浸沒深度h/R=1.0,從t/T=0開始,浸沒圓柱體由靜止開始振動,波高逐步增大,第二個周期內,波的增幅最大,而后隨著時間變化波的增幅逐漸減小,第四個周期內,波高達到最大值,由于圓柱體激勵不發(fā)生變化,從第五個周期開始,波高始終保持最大值,呈線性變化。由圖4(b)知,取浸沒深度h/R=1.5,激勵頻率 ω R/g = 0.5 ,振幅a/T=0.1,從第一個周期開始,波高逐步增大,但并沒有隨時間變化持續(xù)增長下去,在第二個周期之后,自由面波高保持在一個穩(wěn)定的狀態(tài)中,呈線性變化。對比圖4(a)、(b)可得,自由面波的振幅隨著浸沒深度的增大而減小,波的周期時間隨著浸沒深度的增大而增大。取振幅a/T=1(圖4(c)),與圖4(a)進行對比得,波高隨著激勵幅度的增大而增大,波的周期時間隨著激勵振幅的增大而減小。取激勵頻率 ω R/g = 0.7 (圖4(d)),與圖4(a)對比得,波高隨著激勵頻率的增大而增大,波的周期時間隨著激勵頻率的增大而減小。從圖4(a)、(b)、(c)、(d)中可以看出浸沒圓柱體傾斜激勵下自由面波高隨時間變化先增長后趨于穩(wěn)定,呈線性變化;且自由面波高隨激勵頻率、振幅以及浸沒深度的改變而變化,浸沒深度不同,自由面波高隨時間變化呈增長狀態(tài)的時長明顯不同。圖4 不同激勵頻率、振幅、水深下浸沒圓柱體傾斜激勵自由面波高圖


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