孤立波與帶有窄縫結(jié)構(gòu)作用的數(shù)值模擬研究

蘇曉杰，寧德志，滕斌

(大連理工大學(xué)海岸和近海工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧大連116024)

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孤立波與帶有窄縫結(jié)構(gòu)作用的數(shù)值模擬研究

蘇曉杰，寧德志，滕斌

(大連理工大學(xué)海岸和近海工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧大連116024)

摘要:針對(duì)孤立波式極值波浪與帶有窄縫兩結(jié)構(gòu)相互作用問題，采用活塞推板造波法以及時(shí)域高階邊界元方法建立了自由水面滿足完全非線性邊界條件的二維數(shù)值波浪水槽模型。求解中采用混合歐拉－拉格朗日方法追蹤流體瞬時(shí)水面，運(yùn)用四階龍格庫塔方法更新下一時(shí)間步的波面和速度勢，利用加速度勢的方法來求得作用結(jié)構(gòu)上的瞬時(shí)波浪荷載。通過與已發(fā)表的數(shù)值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了所建模型的準(zhǔn)確性。同時(shí)通過大量的數(shù)值計(jì)算研究了窄縫及結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)迎浪側(cè)波浪爬高，窄縫內(nèi)波面升高，背浪側(cè)透射浪高以及箱體所受波浪荷載的影響規(guī)律。

關(guān)鍵詞:窄縫;數(shù)值波浪水槽;孤立波;波浪力;高階邊界元

隨著海洋工程的不斷發(fā)展，大型海上結(jié)構(gòu)物被大量使用，這些結(jié)構(gòu)物多由多模塊組成，模塊之間存在尺度很小的窄縫［1］。多體船以及多船進(jìn)行聯(lián)合作業(yè)時(shí)，船體之間也會(huì)有相比船體尺度很小的窄縫出現(xiàn)。在某些頻率波浪的作用下，共振現(xiàn)象隨之發(fā)生，窄縫內(nèi)發(fā)生很大的波面升高，對(duì)結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生很大的波浪荷載。很多學(xué)者研究了波浪與帶窄縫浮體的相互作用，但大多研究局限于一般的規(guī)則正弦波。Miao等［1］采用漸近匹配法研究了帶狹縫二維雙箱的共振現(xiàn)象，指出了共振頻率與方箱的吃水深度和狹縫寬度的關(guān)系。……