基于SPH方法,發(fā)展了一種可用于模擬水體中浮體運動的數(shù)值模型。通過活塞式造波池中的造波過程以及水平圓柱自由跌落入水算例,驗證該模型在波浪傳播以及流體驅(qū)動浮體問題上的適用性和正確性。在此基礎(chǔ)上,將該模型用于研究活塞式造波池中箱式浮體的運動,并獲取了箱式浮體六自由度條件下的運動數(shù)據(jù)以及響應(yīng)規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn):波浪驅(qū)動下箱式浮體的位移以縱向和垂向為主,橫向運動受波浪驅(qū)動的影響較小,縱向位移振幅易受波浪激勵的影響;波浪驅(qū)動下箱式浮體的轉(zhuǎn)動以俯仰轉(zhuǎn)動和橫搖轉(zhuǎn)動為主,偏航轉(zhuǎn)動受波浪驅(qū)動的影響較小,俯仰轉(zhuǎn)動的角度振幅易受波浪激勵的影響。 

【文章來源】：安徽工程大學(xué)學(xué)報. 2020,35(06)

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

活塞式造波池計算模型

波浪水位SPH數(shù)值計算結(jié)果與二階斯托克斯波解析解的對比如圖2所示。圖2給出了活塞行程S0=0.165 832 m,波高H=0.15 m,周期T=2.0 s,波長L=4.523 67 m條件下,x=6.0 m處波浪水位數(shù)值解與斯托克斯波解析解的對比結(jié)果。從圖2中可以看出,波浪水位的數(shù)值解與斯托克斯波水位解析解在4 s之后重合度較高。進(jìn)一步提取速度測點(x=6.0 m,z=0.4 m)x與z方向速度并與斯托克斯波速度解析解進(jìn)行對比,結(jié)果如圖3所示。由圖3可知,測點x與z方向速度數(shù)值解與斯托克斯波速度解析解4 s之后同樣高度吻合。需要說明的是在圖2和圖3中,前4 s數(shù)值解與解析解存在明顯差異,原因是數(shù)值模擬時,波浪從生成到傳播至測點有一段距離,在這段時間內(nèi)測點水位和速度變化幅度很小,等波浪傳播過來才會產(chǎn)生明顯水位波動,進(jìn)而產(chǎn)生相應(yīng)的x與z方向速度。綜合以上說明,研究數(shù)值模型數(shù)值模擬活塞式造波池中的波浪傳播過程精度較高。圖3 測點x與z方向速度SPH數(shù)值計算結(jié)果與二階斯托克斯波解析解的對比

測點x與z方向速度SPH數(shù)值計算結(jié)果與二階斯托克斯波解析解的對比

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Numerical and Experimental Investigation of Interactions Between Free-Surface Waves and A Floating Breakwater with Cylindrical-Dual/Rectangular-Single Pontoon[J]. JI Chun-yan,YANG Ke,CHENG Yong,YUAN Zhi-ming.  China Ocean Engineering. 2018(04)
[2]移動粒子半隱式法流固耦合模型及自由浮體數(shù)值研究[J]. 曹文瑾,孫中國,席光.  西安交通大學(xué)學(xué)報. 2014(08)
[3]箱式浮體在波浪中的運動分析[J]. 曾東,葉恒奎,孫江龍.  中國艦船研究. 2006(Z1)



本文編號：3618392