数值波浪水池及顶浪中船舶水动力计算

基于粘流理论建立了三维数值波浪水池,模拟了非线性波浪,并对规则波顶浪中前进的拘束船模的水动力进行了计算。数值模拟中,控制方程—RANS方程和连续性方程使用有限体积法离散,非线性自由面采用VOF方法处理;在入口边界模拟柔性造波板运动产生入射波,使用位于波浪水池尾部的人工阻尼区消波。给出了非线性规则波的模拟结果以及规则波顶浪中前进的拘束船模的水动力计算结果,并与理论解及DUT(Delft University of Technology)的试验数据进行了比较,二者吻合良好。

基于粘性流船舶数值波浪水池造波和消波方法研究

利用动网格技术实现了造波板的摇动,通过不可压缩粘性流体的Navier-Stokes方程和流体体积法VOF(Volume of fraction)模拟了船舶数值波浪水池的自由表面,并结合湍流模型标准k-ε,同时在动量方程中添加源项的方法实现阻尼消波,基于仿物理的摇板造波数值方法,采用CFD商业软件Fluent及其二次开发功能,建立了三维规则波数值波浪水池模型,通过结果分析可得,仿物理的摇板造波的质量高且稳定性好。

用ALE有限元法建立二维数值波浪水池

从ALE描述下的Navier Stokes方程和连续方程出发 ,对数值波浪水池进行分析 .通过对各种边界条件的处理建立了合适的二维数值波浪水池 .通过对二阶Stokes波的探讨 ,阐明了此数值波浪水池是有效合理的 .

三维数值波浪水池技术与应用

建立了用于波浪-结构物相互作用数值模拟的三维数值波浪水池.应用VOF方法对粘性流动的基本方程进行数值求解并描述其自由表面,水池计算域的一侧使用数值造波机条件产生斜入射波浪,其下游开边界联合使用辐射条件和局部强迫衰减,侧向边界使用周期性条件使斜向波浪透过.数值试验表明,所建立的三维数值波浪水池产生和传播波浪具有良好的重复性和稳定性,应用于海洋结构物波浪荷载的确定也是可靠的.

数值波浪水池中船舶水动力系数测试与分析技术

以CFD理论为基础,建立了数值波浪水池,给出了一种基于三维数值波浪水池的船舶水动力系数测试与分析技术。对Wigley-III船模在数值波浪水池中受迫振荡进行了数值模拟,计算分析了船体垂荡、纵摇及纵荡运动的附加质量与阻尼,并与三维势流理论计算结果进行了比较,两者吻合良好。此方法能准确给出浮式结构物的水动力系数,细致描述船舶周围的流场,可广泛应用于船舶与海洋工程浮式结构物的水动力性能研究。

数值波浪水池中航行船舶绕射问题的数值模拟

基于计算流体力学(CFD)方法建立了数值波浪水池(NWT),并对波浪生成传播和波浪中航行船舶波浪绕射问题进行了数值模拟.讨论了适合航行船舶绕射现象模拟的波浪环境表达,验证了参考坐标系下NWT中波浪生成、传播和消波等,模拟计算了多个航速顶浪和斜浪航行的拘束Wigley-III船模在不同波长的规则波中运动时所受的波浪力(矩).通过与势流理论结果和DelftUniversity of Technology(DUT)试验结果的比较显示,NWT方法计算的结果与两者的结果吻合良好;比实验更易实现和控制;能描述船舶周围的流场,在船舶水动力性能的分析和运动预报等方面具有广阔的应用前景.

数值波浪水池与排水型高速船波浪增阻计算方法研究

基于CFD技术对三维数值波浪水池以及排水型高速船波浪增阻进行计算研究。采用在水池入口处模拟波浪速度的方法造波。水池尾部采用人工阻尼结合稀疏网格消波,自由面采用VOF方法处理,采用动网格技术结合运动控制程序模拟船舶的纵摇与升沉运动。对规则波中迎浪前进的Wigley III船模和Model 5b船模纵摇与升沉运动以及波浪增阻进行计算并与试验值进行比较、分析,为排水型高速船波浪增阻的计算提供参考。

三维数值波浪水池的构建和粘性影响研究

以商业软件Ansys14.0中的CFD模块Fluent为平台,通过程序接口加载UDF程序进行二次开发,采用流体体积法VOF(Volume of Fraction)和几何重构法(Geo-Reconstruct)捕捉流体分界面,利用动网格铺层技术Layering实现造波板的运动,同时在动量方程中添加源项实现阻尼消波,建立具有良好造波、消波功能的三维推板式数值波浪水池。利用本数值水池,结合理想流体Inviscid模型和湍流RNG k-ε模型,通过模拟具有不同波长、波高的余弦波研究粘性在数值波浪水池中的影响。结果分析表明,粘性力对流体质点的运动存在阻滞作用,从而使波高沿水池长度方向发生了明显的衰减,衰减幅度与波陡呈正比,衰减形式符合指数规律。

基于多次透射公式和无奇异边界元法模拟全非线性数值波浪水池（英文）

文章基于势流理论对全非线性的三维数值水池进行了模拟,其控制方程由无奇异边界积分方程法(Desingularized Boundary Integral Equation Method,DBIEM)进行离散求解,在求解全非线性的自由面微分方程时,文中采用混合欧拉—拉格朗日法(Mixed Eulerian-Lagrangian,MEL)和四阶Adams-Bashforth-Moulton(ABM4)预报—修正方法,为了避免结果发散即增强数值稳定性,文中采用B样条法来光顺波面。同时,在远方辐射控制面上采用多次透射公式方法(Multitransmitting Formula,MTF)来进行消波,文中得到的结果与理论解进行了比较,结果表明该方法可用来有效模拟全非线性的数值波浪水池。

基于Boussinesq方程的数值波浪水池

基于水深积分的非线性Boussinesq方程,采用高精度差分格式,开发了一个具有前后处理、可视化的模拟浅水波浪的通用数学模型系统NWB-BOUS。通过对一典型算例进行验算,表明该系统对波浪在港湾结构物附近的折射、绕射、反射及非线性浅化等多种现象都能进行很好的模拟。

黏性数值波浪水池研究与应用

数值波浪水池模拟是研究波浪与结构物相互作用的重要方法。介绍了国内外黏性数值波浪水池模拟技术的研究及应用,提出了现阶段黏性数值波浪水池模拟中存在的问题及加强相关研究的建议。

大型柱状结构物波浪爬坡的数值波浪水池模拟

基于数值波浪水池技术,模拟单色波和双色波及其绕圆柱体波浪爬坡的现象。波浪采用源项造波法进行模拟。对偏微分方程的离散采用有限体积法(Finite Volume Method,FVM),对于自由液面的捕捉采用较为常用的流体体积法(Volume of Fluid Method,VOF)。将单色波和双色波的数值模拟结果与理论计算值进行比较,结果表明模拟的波浪结果较为精确,可以满足计算需要。波浪爬坡高度的计算结果与MARINTEK水池波浪爬坡模型值以及其他公开发表的数值模拟结果对比,结果表明与其他数值计算方法相比该计算方法更接近于试验结果。

三维无反射数值波浪水池及波浪与结构物相互作用的模拟

基于不可压缩黏性流体的N-S方程,采用质量源造波法建立了三维无反射数值波浪水池,并成功地模拟了波浪与浮体的相互作用问题.该数值水池中间为质量源造波区和工作区,两端为消波区,以避免由边界引起的二次波浪反射.数值模拟规则行进波传播,波浪与贯底直立墙壁、矩形浮体、多浮体相互作用,并与边界法数值水池造波以及相关理论、试验结果进行了比较.研究表明,质量源法数值水池较好地模拟了波浪传播及在结构物前形成的驻波,克服了边界造波法无法消除二次反射波的困难,体现了无反射数值波浪水池的效果.采用数值模拟研究了波浪与并排旁靠的Wigley船和矩形驳船在不同频率波浪作用下的水动力性能,各频率上浮体所受的波浪力计算结果和试验值吻合良好,在共振频率附近比势流结果更为准确.

基于去奇异边界元法的二维数值波浪水池计算参数影响分析

基于势流理论和去奇异边界元法,采用混合欧拉-拉格朗日法追踪瞬时自由面,运用四阶Adams-Bashforth-Moulton预测-校正法更新下一时间步的波面抬高和自由面速度势,构建了一种适合于二维弱非线性计算的数值波浪水池.考虑去奇异边界元法源点数量、去奇异距离与时间步长对计算精度的影响,改变源点数量、去奇异距离与时间步长三种计算参数,计算了一个二阶Stokes波沿水池的传播.将所得的数值计算结果与二阶Stokes波解析解进行比较,综合考虑计算精度与计算效率,给出了计算参数的参考值.

三维数值波浪水池模拟海浪对导管架柱体的影响

对海洋钻井关键设备与安全检测技术进行了研究。在N-S方程以及标准k-ε模型的基础上,采用流体体积法(VOF)追踪自由表面的变化情况。应用Workbench软件建立三维数值波浪水池结合Fluent软件以及自定义函数(UDF)二次开发软件实现水池的造波功能,同时模拟了波浪与导管架之间的单向流固耦合。将简化导管架模型放入水池中,分析不同固定方式的变化情况,从而评定平台的安全性,为海浪与导管架平台相互作用问题的研究奠定了理论分析基础。

三维数值波浪水池在海上导管架平台上的应用

介绍了数值波浪水池的研究背景、定义及特征,通过计算流体动力学软件FLUENT构建三维数值波浪水池,分析了波浪对导管架平台的损伤程度。采用摇板造波技术和在动量方程中添加源项的方法,实现数值波浪水池的造波与消波,探讨了数值波浪水池在导管架平台上的应用与影响。

数值波浪水池中两栖武器摇荡运动研究

波浪扰动是影响两栖武器水上性能的重要因素,为了研究波浪对两栖武器水上摇荡运动的影响,建立数值波浪水池中两栖武器计算模型,结合VOF法、动网格技术对两栖武器进行摇荡运动仿真计算。仿真计算了两栖武器自由横摇衰减运动,并与拖模试验结果进行比较,结果吻合较好。针对不同波浪要素,对两栖武器进行横摇、横荡、垂荡运动分析。研究结果表明:随着波高的减小,横摇、横荡、垂荡运动响应减小;随着波长的减少,横摇、垂荡运动响应减小,波长对横荡运动影响较小。

三维数值波浪水池造波技术研究

数值波浪水池是一种新兴的研究平台,相对于物理实验具有经济花费少、结果数据详细等优势。采用FLUENT软件建立三维粘性数值波浪水池,运用二次开发接口UDF(Universal Disc Format)模拟造波机的工作方式,实现摇板造波和在动量方程中添加源项实现消波区的消波。数值水池运用流体体积函数(Volume of Fluid,VOF)模型捕捉自由面,湍流模型为RNG雷诺时均模型。输入波列为同一波长、多个波高的简谐波波浪序列,将序列中的计算结果与理论值对比,验证数值波浪水池的造波能力。

基于谐波理论的数值波浪水池研究

采用CFD黏流方法建立基于谐波理论的谐波数值水池。将谐波时历曲线及其各子成分波的频率、波高与理论解比较,验证了该数值波浪水池的可靠性。以谐波为激励开展KVLCC2标模迎浪航行运动响应特性研究,通过运动时历的傅里叶变换得到在各子成分波频激励下的运动响应幅值,并将其与试验数据对比,验证了该方法的可靠性,实现了通过单次波浪激励得到完整运动响应曲线的高效计算。

基于数值波浪水池的波浪中船舶水动力计算

此文基于CFD方法建立了数值波浪水池,模拟了波浪的生成和传播,并对规则波浪中航行船舶的水动力进行了计算研究。文中讨论了适合船舶在波浪中航行的数值模拟的波浪环境表达,验证了参考坐标系下数值波浪水池中波浪生成和传播及消波等,模拟计算了多个航速顶浪与斜浪航行的约束Wigley-III船模的水动力以及顶浪中航行船舶的波浪增阻。计算结果与DUT(Delft University of Technology)的试验数据及势流理论的结果吻合良好。对比和研究表明,本文的方法能细致描述船舶周围的流场,且比实验更易实现和控制,在船舶的水动力性能分析和运动预报等方面具有广阔的应用前景。