【摘要】：高階譜方法是基于勢(shì)流理論模擬波浪傳播變形的數(shù)值方法,其將速度勢(shì)函數(shù)展開成滿足控制方程和周期性邊界條件的傅里葉級(jí)數(shù)形式,運(yùn)用快速傅里葉變換對(duì)空間和波數(shù)域中的物理量進(jìn)行計(jì)算。高階譜方法具有計(jì)算速度快、精度高等優(yōu)點(diǎn),但周期性邊界條件的假設(shè)限制了其應(yīng)用。借助附加速度勢(shì)函數(shù)可將非周期性的造波邊界條件引入到高階譜方法中,建立模擬非線性波浪生成與傳播的高階譜方法數(shù)值波浪水槽模型。首先,本文利用流函數(shù)波浪理論數(shù)值求解造波邊界的速度,并將其整合到高階譜方法數(shù)值波浪水槽中,建立了造波邊界條件和自由水面邊界條件均為完全非線性的數(shù)值波浪水槽模型。本文利用該波浪水槽模型對(duì)不同波況的規(guī)則波進(jìn)行了模擬,并將結(jié)果與波浪理論解析解進(jìn)行了對(duì)比,對(duì)比結(jié)果驗(yàn)證了本模型的準(zhǔn)確性。其次,利用不規(guī)則波浪的二階Stokes理論求解造波邊界的速度,可實(shí)現(xiàn)波浪水槽對(duì)非線性不規(guī)則波浪的模擬。為了驗(yàn)證數(shù)值波浪水槽模型對(duì)不規(guī)則波浪模擬的準(zhǔn)確性,本文將數(shù)值結(jié)果與理論解及高階邊界元方法數(shù)值波浪水槽模型相應(yīng)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。最后,本文利用上述數(shù)值波浪水槽對(duì)非線性規(guī)則波及聚焦波對(duì)直墻結(jié)構(gòu)的作用進(jìn)行了數(shù)值研究,分析了波陡、水深和波群頻率寬度對(duì)直墻結(jié)構(gòu)上波浪力的影響。本文入射速度造波模型較嚴(yán)格地滿足非線性波浪的入射邊界條件,減少了雜波的產(chǎn)生,使高階譜方法數(shù)值波浪水槽能夠高效準(zhǔn)確地對(duì)非線性規(guī)則波和不規(guī)則波進(jìn)行模擬與研究。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TV139.2

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本文編號(hào)：2736740