数值水池的研究及非规则波的模拟.pdf

《数值水池的研究及非规则波的模拟.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文数值水池的研究及非规则波的模拟THERESEARCHOFNUMERICALWAVETANKANDNUMERICALSIMULATIONOFIRREGULARWAVE穆泽楠哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：P75学校代码：10213国际图书分类号：629.5秘密：公开工程硕士学位论文数值水池的研究及非规则波的模拟硕士研究生：穆泽楠导师：陈浮教授申请学位：工程硕士学科：动力工程所在单位：能源科学与工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:P75U.D.C:629.5DissertationfortheMasterDegree

2、inEngineeringTHERESEARCHOFNUMERICALWAVETANKANDNUMERICALSIMULATIONOFIRREGULARWAVECandidate：MuZenanSupervisor：Prof.ChenFuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PowerEngineeringAffiliation：EnergyScience&EngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTe

3、chnology哈尔滨工业大学硕士学位论文摘要波浪是海洋环境中一种极为普遍的自然现象，其对人类在海洋环境中的活动有极大的影响，海洋工程、海岸工程、船舶等领域方面的研究都离不开波浪的影响，因而波浪的模拟与研究对于相关领域有着极为重要的地位。波浪模拟方法有通过物理手段的实验造波，也有通过计算机技术的数值造波，现今随着计算机技术以及计算流体力学等学科的发展，虚拟数值水池因其经济性好、仿真精度高等优势愈发突显，因此开发高性能、适用性强的数值造波水池，研究波浪与各种海洋结构物之间的相互作用等方向已经成为一个研究热点。本文旨在开发出精度高、通用性强的数值造波水池，能够完成各类波浪的数值模拟，并提供出真实

4、可靠的波浪流体动力学环境。本文基于计算流体力学软件FLUENT对粘性数值造波水池进行构建，应用三种数值造波方法：速度边界造波法、质量源造波法、动量源造波法实现规则波的数值模拟并进行对比分析。从波形、固定点波动规律两方面对三种方法进行了详细地对照与分析，最后综合波形精度、沿程衰减程度多方面的考察，发现速度边界造波法相对于其它两种方法有较为明显的优势。本文选择基于速度边界造波法对粘性数值造波水池进行建立，再此基础上进行了网格加密标准对造波精度影响的探讨和分析，并总结出适用于本文的波面网格加密标准。本文根据所构建的数值造波水池对单向非规则波进行数值模拟，并参考Klopman实验波浪水池中对波浪流场

5、的描述方法，将数值模拟结果与实验结果进行对照分析；本文也建立了三维数值造波水池，对多向非规则波进行数值模拟，采用最大似然法对模拟波面进行检测。成功地实现了单向非规则波、多向非规则波的数值模拟，并检验了其精度，验证了仿真结果的可靠性。本文所建立的粘性数值造波水池完成了对多类波浪的模拟，实现了规则波（二阶斯托克斯波）、非规则波（单向、多向）数值仿真功能的开发。为课题组内航行体水下发射数值模拟研究提供了外部波浪水动力学环境，为其后续的工作奠定了基础。关键词：数值水池；数值造波；流场描述方法；单向非规则波；多向非规则波-I-哈尔滨工业大学硕士学位论文AbstractWaveisanextremely

6、widespreadnaturalphenomenoninthemarineenvironment.Ithasgreatinfluenceonhunmanactivitiesinthemarineenvirment.marineengineering,coastalengineering,shipsengineering,andotherfieldshavetoconsidertheimpactofwave.SothesimulationandresearchofWavehaveaveryimportantpositioninrelatedfields.Simulationmehtodinc

7、ludesexperimentalmethodbyphysicalmodeandnumericalmethodbycomputertechnology.Withthedevelopmentofcomputertechnologyandcomputationalfluiddynamics,Superioreconomy,highprecision,etcadvantagesofnumericaltankbeco