实验水槽造波系统开发及数值模拟

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1、瞬ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ相第－所现代大ＦＶ：ＦＯＵＮＤＥＤＩＮ１８９５＾Ｌ／．ｒ苯ｎＨ］Ｈｉｎｆ＾全日制Ｐ：Ｅ程硕±学位论文国—晒；Ｈ纖领域：水利工程——作者姓名；．．．，．，ｃ．，：Ｉ＃＾、指导教师白志刚副教授：Ｂ企业剖巾；杨宪章教授级高工ｗ天津大学研究生院ｐ隊２０巧年５月方。Ｔ，秦．独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，陈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

2、或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己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曰期：文＾王年Ｓ月么０日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、使巧学位论文的规定。特授权天津大学可Ｗ将学位论文的全部或部分巧容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编供查阅和借阅。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。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：之長年ｒ月＞日签字曰期：：２〇度年Ｘ月２

3、０日实验水槽造波系统开发及数值模拟DevelopmentofExperimentalFlumeWave-makerSystemandNumericalSimulation学科专业：港口、海岸及近海工程研究生：寇伟元指导教师：白志刚副教授企业导师：杨宪章教授级高工天津大学建筑工程学院二零一五年五月中文摘要波浪是海洋中最常见的物理现象之一，也是海岸工程结构物、船舶与海洋工程结构物等承受的主要动力荷载之一。研究波浪及波浪与结构物的作用规律对于工程实际的意义是不言而喻的。造波是研究海浪及其与结构物作用的重要方法。本文针对山东交通学院港口工程实验室长50米，宽1.2米，高1.2米推板式波浪水槽为

4、开发对象，利用波浪模拟理论开发出了波浪水槽造波控制系统，能够进行规则波：微幅波、椭圆余弦波、孤立波和不规则波：规范谱、JONSWAP谱、B–M谱、P–M谱的模拟。利用造波水槽进行了天津港南港工业区西港池东岸防潮体系断面物理模型试验，获得了具有工程实际意义的试验结果。本文利用基于开源CFD软件OpenFOAM的ihFOAM求解器，对波浪水槽造波过程进行了数值模拟。研究了数值模拟的不同网格划分方式对计算准确性与计算效率的影响；对天津港南港工业区西港池东岸防潮体系断面物理模型试验进行了数值模拟，将数值模拟的结果与物理造波试验进行了对比分析研究，证明数值模拟可以获得与物理试验一致的结果。关键词：波

5、浪理论水槽实验ihFOAM数值模拟ABSTRACTOceanwavesisoneofthemostcommonphysicalphenomenon,andit’salsooneofthemajordynamicloadssufferedbycoastalengineeringstructures,navalarchitectureandoceanengineeringstructures.Thesignificanceofresearchonwavesandtheinteractionbetweenwavesandengineeringstructuresisself-evident.Wa

6、vemakerisanimportantmeanstostudythewaves.Inthispaper,basedonthewaveflumeinShandongJiaotongUniversityportengineeringlaboratory,whichis50meterslong,1.2meterswideand1.2metershigh,developedawaveflumecontrolsystembyusingwavesimulationtheory.Itcanbeusedtosimulateregularwaves:slightwave,cnoidalwave,solit

7、onwaveandirregularwaves:standardspectrum,JONSWAPspectrum,B-Mspectrum,P-Mspectrum.ThephysicalmodeltestsoftheproofsystemsectionofTianjinNanjiangIndustrialZoneWestBasinisconductedinthewaveflume.Thetestresultsissigni