本文關(guān)鍵詞：波流與潛體相互作用的非線性數(shù)值模擬

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【摘要】：潛體,即淹沒式結(jié)構(gòu)物,在實(shí)際工程中應(yīng)用非常廣泛,如潛堤,海底石油和天然氣輸送管道等,同時(shí)它還能代表海底凸起的淺礁、暗礁等。當(dāng)波浪傳播至潛體處,在非線性淺水效應(yīng)的作用下,發(fā)生強(qiáng)烈的變形,產(chǎn)生大量的短波成分,而當(dāng)波浪傳播到結(jié)構(gòu)物下游深水區(qū)域時(shí),則會(huì)發(fā)生分裂,釋放出高階自由波。經(jīng)歷潛體的作用后,波浪能量譜發(fā)生明顯的改變,部分能量從基頻波傳遞到高頻波。由于高階諧波的產(chǎn)生以及波浪特性的改變,會(huì)對(duì)船舶�？亢秃叫幸约皾摰毯蠛Ｑ蠼Y(jié)構(gòu)物和海岸線等,造成不利影響。此外,在實(shí)際的近岸區(qū)域中,波和流總是相互存在的,水流對(duì)波浪場(chǎng)有著較大的影響,因而研究水流、波浪和潛體的非線性相互作用具有重要的工程意義。 本文運(yùn)用高階邊界元方法,建立時(shí)域完全非線性的二維數(shù)值水槽模型,來模擬水流影響下波浪與潛體的相互作用。對(duì)瞬時(shí)自由表面流體質(zhì)點(diǎn)采用混合歐拉-拉格朗日方法進(jìn)行追蹤,利用四階Runge-Kutta法對(duì)下一時(shí)間步的波面升高和自由表面速度勢(shì)進(jìn)行更新。同時(shí)采用兩點(diǎn)法和四點(diǎn)法分離潛體迎浪側(cè)和背浪側(cè)的自由波與鎖定波,并作相互檢驗(yàn)。 本文首先對(duì)水流、波浪與淹沒水平圓柱相互作用進(jìn)行了模擬研究,考慮了入射波幅、水流速度、淹沒水深、圓柱半徑和周期等參數(shù)對(duì)諧波幅值的影響。然后研究了水流影響下波浪對(duì)淹沒水平薄板的非線性繞射,重點(diǎn)分析了水流對(duì)一階自由波和二階自由波的影響。將以上本文模型的計(jì)算結(jié)果與已發(fā)表的文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了模型的正確性。最后,對(duì)淹沒水平薄板的受力進(jìn)行了分析,研究發(fā)現(xiàn)水流主要通過改變波幅值、相對(duì)頻率以及伯努利方程中U(?)φ/(?)x項(xiàng)的貢獻(xiàn)來影響水平板的受力。
【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】：2014
【分類號(hào)】：P731.2;P75

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

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本文編號(hào)：1267466