基于fluent软件的海洋工程波浪水槽研究——造波方法及波浪监测.ppt

基于fluent软件的海洋工程波浪水槽研究——造波方法及波浪监测
研究背景
造波是港口航道与海岸工程等领域内的一项重要的试验技术。随着计算机与计算流体力学的不断发展,以数值造波技术为核心建构的数值波浪水池,为港口航道与海岸工程结构物在波浪中的运动的研究提供了强有力的技术支持,因此,数值造波技术与数值波浪水池的研究一直是近年来水动力界比较前沿的课题。
研究内容与目标
首先,本文利用成熟的商业软件FLUENT,使用VOF方法,通过求解Navier-Stokes方程,对当前数值造波技术中比较有代表性的推板造波方法和设置边界条件的造波方法在二维的模式下进行了较为系统的研究
研究内容与目标
并对三维模式下的数值造波技术进行了初步研究。在推板造波与设置边界条件造波的的研究中,利用动网格技术与阻尼消波技术,生成了线性规则波,都取得了令人满意的模拟结果。此外,通过浪高仪的设置,完成了对于波浪数据的监测与提取。
研究内容与目标
推板造波是模拟物理边界的运动,根据势流理论,通过控制推板的推程和周期来使数值水池中产生相应波高、波长的数值波。
设置边界条件造波
边界条件造波法即根据行波的解析解,给定造波边界处的值,从而实现造波的一种方法。
按照下式定义速度边界的x,y方向上的速度
数值消波技术
人工粘性消波对于来波的频率(或波长)不敏感,可以比较有效的消除各种频率(或波长)的来波,对于建立一个普遍的数值波浪水池是比较好的消波方法。因此本文采用人工粘性的方法来消波。人工粘性消波方法的思想是模拟实验室旱真实波浪水池的消波层,在消波段区域的动量方程中加上阻尼源项来消除入射波,另外消波段的消波效果与消波段的长度也有关,消波段的长度至少应为入射波长的~倍波长。本文消波在计算域边界前设置1-2倍波长的阻尼层消波段。利用FLUENT中的UDF宏 DEFINE_SOURCE(mom_source,cell,thread,dS,eqn)编程实现消波。
实验过程
通过在UDF中设置推板运动的推程和周期可以控制波浪的波长与波高。本实验中,分两组分别研究推板造波制造不同波长与波高的二维数值波浪的质量。
波长变化
,通过改变推板运动的推程和周期,分别制造波长为6m、8m、10m的二维数值波浪。具体情况见下表:
波长(m) 波高(m) 周期(s) 推程(m)
6
8
10
目前参考文献

在波长都取10m的前提下,通过改变推板运动的推程和周期,,,。具体情况见下表:
波长(m) 波高(m) 周期(s) 推程(m)
10
10
10
设置边界条件造波
通过在UDF中设置速度边界处X ,Y坐标的速度和波面的方程,以控制波浪的波长与波高。本实验中,分两组分别研究设置边界条件制造不同波长与波高的二维数值波浪的质量。
波长变化
,通过改变速度边界的波长参数,分别制造波长为6m、8m、10m的二维数值波浪。具体情况见下表:
波长(m) 波高(m) 周期(s)
6
8
10