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    188宝金博页面版: 基于边界造波法的波浪数值模拟

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    内容提示： · 100·可再生能源Renewable Energy Resources第 31 卷 第 2 期2013 年 2 月Vol.31 No.2Feb. 20130引 言在各种海岸、海洋工程的设计中， 波浪对海工结构物的作用 问题一般要通过物理模型试验进行分析， 但是建立一个性能良好的 实 验室 波浪水槽的 造价是很昂 贵的 ，而且还会受到比尺限制。 随着计算机和计算技术的发展，计算流体力 学在海洋工程水动力 学学科中得到日 益广泛的应用 ， 用 数学模型来模拟波浪与海工结构物的相互作用 成为越来越多的学者研究的重点。 对于一个数值波浪水池， 最基本的要求是选择能正确描述物理问题的数学模型及与之相适应的数值...

    文档格式：PDF | 页数：4 | 浏览次数：104 | 上传日期：2014-07-08 06:17:30 | 文档星级：
    · 100·可再生能源Renewable Energy Resources第 31 卷 第 2 期2013 年 2 月Vol.31 No.2Feb. 20130引 言在各种海岸、海洋工程的设计中， 波浪对海工结构物的作用 问题一般要通过物理模型试验进行分析， 但是建立一个性能良好的 实 验室 波浪水槽的 造价是很昂 贵的 ，而且还会受到比尺限制。 随着计算机和计算技术的发展，计算流体力 学在海洋工程水动力 学学科中得到日 益广泛的应用 ， 用 数学模型来模拟波浪与海工结构物的相互作用 成为越来越多的学者研究的重点。 对于一个数值波浪水池， 最基本的要求是选择能正确描述物理问题的数学模型及与之相适应的数值方法， 数学模型要满足数学上的 要求， 数值方法要求精 度高、 数值耗散及数值色散小、计算速度快[1]。最初 的 开拓性 工 作 是 Longuet-Higgins 和 Cokelet 在1976 年提出 的混合欧拉-拉格朗 日 方法 (Mixed Eulerian-基 于 边 界 造 波 法 的 波 浪 数 值 模 拟刘 莎莎， 顾煜炯， 惠万馨， 杨昆（华北电力大学 能源动力与机械工程学院， 北京102206）摘要： 基于 N-S 方程， 采用 VOF 方法追踪自 由 面， 借助 FLUENT 软件中的用 户 自 定义（UDF） 功能， 通过定义入射边界处的速度和波面解析表达式， 实现了线性小振幅波和非线性二阶 Stokes 波的模拟。 计算结果表明，基于边界造波法模拟的波形与解析方法值符合较好。 通过改变入口边界的自 定义函数， 可实现更加复杂的非线性波的模拟， 为研究波浪与各种海工结构物的相互作用问题奠定了一定的研究基础。关键词： 自 定义函数； 数值波浪水槽； 边界造波法； 线性小振幅波； 二阶 Stokes 波中图分类号： TV213.1文献标志码： A文章编号： 1671-5292（2013）02-0100-05Wave numerical simulation based on wave-generation method ofdefining inlet boundary conditionsLIU Sha-sha， GU Yu-jiong， HUI Wan-xin， YANG Kun（College of Energy Power and Mechanical Engineering，North China Electric Power University，Beijing 102206，China）Abstract: Based on the N-S equations, using VOF method to track the free surface, with the us-er-defined functionality(UDF) of the FLUENT software, by defining analytical expression of thespeed and the wave surface in the inlet boundary, the simulation of linear small amplitude waveand the nonlinear second-order Stokes wave was achieved. The results showed that the simulationwaveforms based on the approach of wave-generation method of defining inlet boundary conditionswere in good agreement with the theoretical value. By changing the custom functions in the inletboundary, more complex simulation of nonlinear waves can be realized. This method lays a certainfoundation for the study of the interaction of waves with a variety of ocean structures.Key words：UDF； numerical wave tank； wave-generation method of defining inlet boundary con-ditions； linear small amplitude wave； second-order Stokes wave收稿日 期： 2012-08-17。基金项目 ： 海洋可再生能源专项资金项目 (GHME2011BL01)； 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目 （12QX09）。作者简介： 刘莎莎（1987-）， 女， 硕士研究生， 主要研究方向为波浪能发电设备设计、仿真及实验研究。 E-mail：lsslsjl@yahoo.com.cn通讯作者： 顾煜炯（1968-）， 男， 教授， 主要研究方向为海洋能综合利用以及电站大型旋转机械振动监测与故障诊断。

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