為實(shí)現(xiàn)波浪的超長(zhǎng)距離傳播和調(diào)制演變過(guò)程,該文提出一種高保真基于黏性流理論的數(shù)值波浪水槽。分別采用包含單元均值和點(diǎn)值（VPM, volume-average and point-value method）的有限體積法求解納維斯托克斯方程及具有二次曲面性質(zhì)和高斯積分的雙曲正切函數(shù)（THINC/QQ, the tangent of hyperbola for interface capturing with quadratic surface representation and Gaussian quadrature）方法來(lái)重構(gòu)自由面,建立以O(shè)penFOAM底層函數(shù)庫(kù)為基礎(chǔ)的VPM-THINC/QQ模型。依據(jù)推板造波理論,在VPM-THINC/QQ模型中實(shí)現(xiàn)了波浪產(chǎn)生功能。在300 m的超長(zhǎng)水槽中對(duì)深水波列進(jìn)行模擬,得到波群的長(zhǎng)時(shí)間非線性演化過(guò)程,并與文獻(xiàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果表明:所開發(fā)的高精度數(shù)值波浪水槽可有效模擬深水波列的長(zhǎng)時(shí)間傳播和演變過(guò)程。 

【文章來(lái)源】：水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展（A輯）. 2020,35(01)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

數(shù)值波浪水槽示意圖Fig.1Sketchofnumericalwavetank

26水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展A輯2020年第1期工況中的kcx=181斷面處已經(jīng)出現(xiàn)。此外，波前的首個(gè)波群在水槽中段經(jīng)歷了波能集中后，在水槽的尾端恢復(fù)了平緩的形態(tài)，同時(shí)在波前的起伏段之后形成了第二組較短的陡波。這些現(xiàn)象同樣也在Chiang中的物理實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)。3.2初始弱調(diào)制波初始均勻波列的調(diào)制現(xiàn)象僅發(fā)生在波前。故在載波的基礎(chǔ)上，施加兩個(gè)邊帶波，以模擬后續(xù)波列在小擾動(dòng)作用下的不穩(wěn)定機(jī)制。圖4與圖5分別為T172工況中水槽各個(gè)斷面位置處記錄的波面序列和圖2不同位置處的波面序列(F301)Fig.2Themeasuredsurfaceelevationsatseveralselectedlocations(F301)圖3不同位置處的波面序列(F305)Fig.3Themeasuredsurfaceelevationsatseveralselectedlocations(F305)

趙西增，等：一種高保真超長(zhǎng)黏性數(shù)值波浪水槽27其對(duì)應(yīng)的頻譜圖，其中波面序列僅截取了穩(wěn)定段的數(shù)據(jù)。圖4中第一個(gè)斷面處的波面序列與初始形態(tài)相近，表明該處的波面只是載波與邊帶波的線性疊加。隨著波浪的傳播，開始出現(xiàn)調(diào)制現(xiàn)象，這可以從圖5的頻譜中清楚地看到。從kcx=87處的頻譜，即圖5(b)中可以看到，載波的幅值減小，同時(shí)在上邊帶的右側(cè)出現(xiàn)了兩個(gè)明顯的峰值，說(shuō)明部分波能向高頻段轉(zhuǎn)移。在kcx=163處，載波的幅值繼續(xù)減小，兩個(gè)邊帶波的幅值增加，并開始超過(guò)載波的幅值。調(diào)制現(xiàn)象在kcx=201位置達(dá)到最強(qiáng)，此時(shí)下邊帶的幅值要明顯大于載波。而從kcx=244位置開始，波列發(fā)生解調(diào)，載波的幅值逐漸回升。隨著解調(diào)的繼續(xù)進(jìn)圖4不同位置處的波面序列(T172)Fig.4Themeasuredsurfaceelevationsatseveralselectedlocations(T172)圖5不同位置處的傅里葉幅值譜(T172)Fig.5Fourieramplitudespectrumatdifferentpositions(T172)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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