基于openfoam的主动吸收式数值波浪水槽研究

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2、本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研巧成果，除了文中特别加标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的举化或证一书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均Ｂ在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：三饥年ＩＸ月Ｈ学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留。、使用学位论文的规定特授权天津大学可１＾将学位论义的今部或部分内容编入有关敬据库讲行检、、。索，并采用影

3、印縮印或扫描等复制手段保存汇编Ｗ供查踊和惜阅同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘。（）保密的学位论义在解密后适用本搜权说明学位论文作者签名：导师签名：若王２Ｌ：ｒＪＤ日签字王中月日签字日（月日期年！期立ｔ叫年＾７基于OpenFOAM的主动吸收式数值波浪水槽研究DevelopmentofanumericalwavetankwithactiveabsorptionusingOpenFOAM学科专业：港口、海岸及近海工程研究生：王修亭指导教师：张庆河教授天津大学建筑工程学院二零一

4、五年一月摘要波浪是海洋环境中最重要的动力因素之一，数值波浪水槽被广泛应用于波浪、波浪与结构物相互作用等问题的研究。然而，数值水槽是一个有限尺度的封闭水域，反射波在造波板处会发生二次反射，而二次反射波在真实海洋环境中是不存在的，进行长时间模拟试验时会严重干扰波浪场，降低模拟的准确性和稳定性。主动吸收式造波机集造波和消波功能于一身，可以有效地消除造波板处的二次反射波，因此发展主动吸收式数值波浪水槽有重要的实际意义。本文基于主动吸收推板造波原理，在开源程序平台OpenFOAM上建立了主动吸收推板造波数值波浪水槽模型

5、。主要研究内容和结论如下：（1）数值水槽中的波浪场通过OpenFOAM中的两相流动网格求解器进行求解，通过自定义的造波边界条件实现数值推板造波和主动消波。建立的主动吸收推板造波数值模型采用推板上的波面位置作为反馈信号，根据线性波浪理论构建推板主动吸收位移时域控制方程，实现主动吸收造波。（2）模型可以实现普通推板造波和主动吸收推板造波两种造波方式，并进行了规则波和不规则波数值造波试验。结果表明，模型可以准确模拟实验室普通推板造波和主动吸收造波，主动吸收效果较好。（3）对主动吸收造波模型中推板慢漂问题进行了分析讨

6、论，提出了线性补偿法和PID控制两种修正方法。数值试验结果证明，两种方法均能有效地解决推板慢漂问题，使数值模型可以进行长时间模拟。（4）对不同高度潜堤条件下，规则波和不规则的波浪场进行了数值模拟，数值试验结果表明，主动吸收造波方法对不同反射系数具有良好的适应性，均具有较好的主动吸收效果。关键词：二次反射波；主动吸收造波；OpenFOAM；数值模拟；慢漂ABSTRACTThewaveisoneofthepredominanthydrodynamicphenomenainthemarineenvironment,

7、andthenumericalwavetankiswidelyappliedtotheinvestigationsonwavesandtheinteractionsbetweenwavesandstructures.However,thenumericalwavetankisanenclosedwaterofalimitedscale.Thusthereflectedwaveswillre-reflectatthewavemaker.There-reflectionswhichdonotexistinther

8、ealoceanenvironment,willspoilthewavefieldsinthetestdomain,especiallyforlongtestdurations.Consequently,theaccuracyandstabilityofnumericalsimulationsareoutofcontrol.Anactiveabsorptionwavemakercombinesthe