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《基于vof方法的数值波浪水槽以及造波,消波方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、文章编号：1000-4874(2009)-01-0015-07基于VOF方法的数值波浪水槽以及造波、消波方法研究*1,21,2董志，詹杰民（1.中山大学应用力学与工程系，广州510275,Email:dongzhi.zsu@gmail.com；2.中山大学近岸海洋工程广东省重点实验室，广州510275）摘要：该文基于不可压缩黏性流体的N-S方程和VOF方法，利用CFD商业软件FLUENT及其二次开发功能，发展和提出了动边界造波、多孔介质消波等多种数值方法，建立了可有效模拟弱非线性波的数值波浪水槽。同时对
2、现有的几种造波-消波方法进行了详细的分析，综合比较了不同方法的优劣性，指出了本文提出的多孔介质消波法可更有效的吸收波能，给出了造波-消波的最优配置。关键词：数值波浪水槽；造波；消波；多孔介质中图分类号：TV139.2文献标识码：AComparisonofexistingmethodsforwavegeneratingandabsorbinginVOF-basednumericaltankDONGZhi1,2，ZHANJie-min1,2(1.DepartmentofAppliedMechanicsand
3、Engineering，SunYat-senUniversity，Guangzhou510275，China2.GuangdongProvinceKeyLaboratoryofCoastalOceanEngineering，SunYat-senUniversity，Guangzhou510275，China）Abstract:BasedontheNavier-Stokesequationsforviscous,incompressiblefluidandVOFmethod,atwodimensional
4、NumericalWaveTank(NWT)isestablished,utilizingthecommercialCFDsoftwareFLUENTanditsfunctionofthesecondarydevelopment.Weaklynonlinearwavesareaccuratelysimulated.Awave-absorbingmethodemployingporousmediamodelis*收稿日期:2008-02-25(2008-10-27修改稿)作者简介：董志,(1982－),男
5、,山东定陶人,博士生.通讯作者：詹杰民,Email:stszjm@mail.sysu.edu.cn16水动力学研究与进展A辑2009年第1期proposed,whichcandissipatethewaveenergyeffectively.Moreover,existingmethodsofwavegeneratingandabsorbingarecomparedandanalyzedindetail;theoptimalselectionofthepresentednumericalmethodsi
6、sprovidedaccordingly.Keywords:numericalwavetank;wave-generating;wave-absorbing;porousmedia2数学模型1引言2.1基本方程控制方程采用以速度和压力为变量的不可压缩黏性流体的Navier-Stokes方程和连续性方程：在港口海岸和海洋工程中，波浪与结构物相互⎛⎞∂∂uv作用的研究一般都要在波浪水槽中进行物理模型ρ⎜⎟+=Sm⎝⎠∂∂xy试验。随着计算机和计算技术的发展，通过建立数值波浪水槽来进行数值仿真实验已经成为水波
7、动力学领域的研究热点。与传统的物模试验相比，数⎛⎞∂∂∂∂uuupρ⎜⎟++=uv−+值水槽具有成本低、不受尺寸限制、易于改造、测⎝⎠∂∂∂∂txyx量精确等诸多优点。数学模型是波浪数值模拟的核心部分。其基本22[1]⎛⎞∂∂uu方程可以是基于势流理论的Laplace方程、综合µ⎜⎟++S22x考虑折射和绕射的缓坡方程[2]、Boussinesq类方程⎝⎠∂∂xy[3][4,5]、以及N-S方程等。其中，由于前三种方程中的黏性或略去不计，或以能量耗散项的形式计入，⎛⎞∂∂∂∂vvvpρρ⎜⎟++=uv−
8、−+g因此对于黏性不可忽略的波动问题，直接用黏性流⎝⎠∂∂∂∂txyy体运动的N-S方程进行模拟是一种有效的方法。数值造波和消波是波浪仿真的关键技术，也一22直是国内外学者关注的焦点问题。邹志利等⎛⎞∂∂vvµ⎜⎟++S(1)[6][7]22y(1996)、刘加海等(2004)应用物理水槽造波原理，⎝⎠∂∂xy通过设定造波板边界的运动实现了规则波的造波。[8][9]Weietal(1999)、Lin&Liu(1999)分别提出了基其中，ρ为
