孤立波作用下排柱附近水动力学特性数值研究

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1、普巧化号１０５３６学＾１２１０４０２０３９２分类号ＴＶ１巧．２密级公开＠义方若之乂净硕±学位论文孤立波作用下排柱附近水动力学特性数值硏究学位申请人姓名邓涯所在学院水利工程学院指导教师蒋昌波教授学科专业水利工程硏究方向港日、海岸及近海工程２０１５年４月论文提交日期５３６学校代号：１０２１０４０２（Ｂ９２学号：１密级：公开长沙理工大学硕主学位论文孤立波作用下排柱附近水动力学特性数值研究邓涯学位申请人姓名蒋昌波教授指

2、导教师所在学院水利工程学院专业名称水利工程２０４１５年月论文提交日期２０１５年５月论文答辩日期答辩委员会主席赵利平教授Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｆｌｏｗｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｒｏｕｎｄａｒｏｗｏｆｖｅｒｔｉｃａｌｓｌｏｔｔｅｄｐ＂ｅｓｕｎｄｅｒｓｏｌｉｔａｒｙｗａｖｅｂｙＤＥＮＧＹａＢ．Ｅ．（ＣｈａｎｓｈａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏ）２０１２ｇｙｇｙＡｔｈｅｓｉｓ

3、ｓｕｂｍｉｔｔｅｄｉｎａｒｔｉａｌｓａｔｉｓｆａｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐＲｅｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｔｈｅｄｅｒｅｅｏｆｑｇＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇｉｎＨｙｄｒａｕＫｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｉｎＣｈａｎｓｈａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｇｙＳｕｅｒｖｉｓｏｒｐＰｒｏｆｅ－ｓｓｏｒＪＩＡＮＧＣｈａｎｂｏｇＡｒｉｌ，２０１５ｐ长沙理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指

4、导下独立进行研究所取得的。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外研究成果，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期年（：月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被査阅和借阅。本人授权长沙理工大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可

5、Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、不保密口。＂＂（请在Ｗ上相应方框内打Ｖ）口日期：２余年ｔ月日？义年：＾月曰导师签名爲１＾期布［摘要排柱式建筑物在近海工程中的应用越来越广泛，而对于其在极端波况条件下附近水动力特性的研究目前仍较少，且主要Ｗ物理实验模型为主，未能完全获得模型附近的水动力特性信息。

6、本文利用ＯｐｅｎＦＯＡＭ开源程序包作为数值模拟工具，基于不可压缩ａｖｅｒ－ＮｉＳｔｏｋｅｓ方程，利用修正体积分数法捕捉自由液面，并稱合分离祸索流方法中的－ＡＳｐａｌａｒｔｌｌｍａｒａｓＤＤＥＳ模型，建立孤立波与排柱间相互作用的Ｈ维水动力数学模型。通过开展巧应的物理模型实验，获得排柱模型附近准确和完整的水动力特性信息，并Ｗ此对数学模型的可靠性进行验证。之后本文对非破碎孤立波作用下排柱和单柱、不同间隙比条件下排柱和破碎孤立波作用下不同排柱模型位置等条件下模型附近的水动力特性进行数值模拟研巧，对比分析各工

7、况条件下自由液面、水流结构、动水压强和波浪力等水动力特性的变化规律，探讨模型附近的能量耗散机理和受力特性，为今后单排圆柱式建筑物在近海工程的实际应用提供一定的理论参考。Ｊ通过对比实验和数值计算结果，发现数值模型可（＾ｌ准确模拟孤立波与排柱相互作用、过程中水动力特性的变化，能够精确捕捉到模型附近自由液面复杂的Ｈ维特征间隙内离速水流的分离现象和柱后大尺度的尾祸结构。排柱附近的水动力恃性变化规律相比单柱模型更为复杂，，，自由液面Ｈ维特征显著间隙内排柱表面出现较强的水流分离现象尾润尺度和襄动强度均大于单

8、柱。间隙比的不同直接影响到间隙内水体的流速大小，导致柱后水流的奈动特性出现不同，能量耗散差异明显，从自由液面上表现为排柱模型不同的消波性能。破碎点位畳附近孤立波作用下排柱附近的水动力变化的复杂程度和能量耗散机理与非破碎波下相比明显不同，作用过程中锅合了建筑物的阻水作用和波浪的浅水波变形特