【摘要】：波浪在與近岸結(jié)構(gòu)物相互作用過程中常伴隨反射、折射、繞射、紊流、高次諧波的產(chǎn)生等復(fù)雜現(xiàn)象,在極端海況下還會遭遇到波面破碎、翻滾及水氣摻混等強非線性自由面大變形問題。因此,利用物理模型實驗加深對上述復(fù)雜現(xiàn)象的認(rèn)識、開發(fā)適合上述現(xiàn)象的數(shù)學(xué)模型準(zhǔn)確預(yù)測復(fù)雜海況下結(jié)構(gòu)物周圍水動力特性、波浪力和結(jié)構(gòu)響應(yīng),對開展結(jié)構(gòu)設(shè)計和安全防護等問題的研究具有重要的工程應(yīng)用價值。本文在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上,開展不同水深條件下,不同尺度規(guī)則波和孤立波與近岸結(jié)構(gòu)物相互作用的實驗研究和數(shù)值模擬。首先,在寬斷面波浪水槽內(nèi)開展波浪與潛堤、水下承臺上垂直和傾斜結(jié)構(gòu)物相互作用的實驗研究,著重研究不同水深條件下,不同尺度波浪與近岸結(jié)構(gòu)物相互作用時的波浪非線性變形、波浪在結(jié)構(gòu)物周圍的破碎過程以及結(jié)構(gòu)物周圍流場及壓力場等水動力特性的變化過程。其次,基于自主研發(fā)的數(shù)學(xué)模型,開展波浪與近岸結(jié)構(gòu)物相互作用的數(shù)值模擬研究。本文數(shù)學(xué)模型以Navier-Stokes方程和連續(xù)性方程為控制方程,以高階差分緊致插值曲線(CIP:Constrained Interpolation Profile Method)方法為流場的基本求解器離散Navier-Stokes方程,通過多相流理論描述固-液-氣之間的相互作用,采用便于描述復(fù)雜幾何外形和運動物體邊界的浸入邊界法處理結(jié)構(gòu)物邊界,并采用精度更高的改進型雙曲正切函數(shù)(THINC/SW:Tangent of Hyperbola for INterface Capturing/Slope Weighting)方法進行自由面的重構(gòu)。通過對二維/三維潰壩波與結(jié)構(gòu)物相互作用的模擬,對模型的正確性和有效性進行了驗證。基于建立的模型,開展?jié)摰躺喜ɡ俗冃�、波浪對承臺上結(jié)構(gòu)物作用等問題的數(shù)值模擬,重點分析結(jié)構(gòu)物附近的波面高程、流速信息、沖擊壓力等參數(shù),數(shù)值結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)吻合良好。此外,還利用已得到驗證的本文模型開展了波浪與承臺上不同坡度結(jié)構(gòu)物相互作用的研究,發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)物坡度將直接影響反向涌浪的形成及大小。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TV139.2
【圖文】：

的影響發(fā)生反射、淺水作用和破碎等復(fù)雜的流固耦重結(jié)構(gòu)物對波浪單一水動力學(xué)特性的影響且有波浪偏少，因此，開展近岸波浪與結(jié)構(gòu)物相互作用的實驗雜情況下的研究，并提供更加完整的實驗數(shù)據(jù)顯得為浙江大學(xué)舟山校區(qū)近海館，實驗用水槽為近海，高２．０邋ｍ）（圖２．１），其最大工作水深為１．５邋ｍ。水槽配動式造波機（圖２．２），造波機安裝在水槽的一端，造波濺水；水槽另一端安裝消能坡，用于消除波浪。該水港口工程和海洋工程建筑物的作用。逡逑

邐（２－４）逡逑２．１．３數(shù)據(jù)采集裝置逡逑波高儀（圖２．３）是由大連理工大學(xué)研發(fā)和生產(chǎn)的，采樣頻率為５０邋ＨＺ。壓力傳逡逑感器（圖２．４）為北京尚水信息技術(shù)股份有限公司制造的型號為ＳＳ－ＰＳＭＳ，量程為逡逑０？４萬帕，精度為０．５％ＦＳ，采樣頻率為０￣１０００次／秒。流速儀是Ｎｏｒｔｅｋ公司開發(fā)逡逑和生產(chǎn)的，本實驗用到了最大采樣頻率為２００邋ＨＺ和２５邋ＨＺ兩種流速儀（圖２．５）。逡逑ＦＡＳＴＣＡＭ高速相機一臺（最大采樣頻率１５００幀／秒）。逡逑ＩＩ逡逑

壓力傳感器

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2769145