N波诱发的瞬变港湾振荡的数值研究

为了研究海啸波诱发的瞬变港湾振荡问题,本文采用一组完全非线性Boussinesq模型,模拟了由波峰在前和波谷在前的两种类型的等边N波入射诱发的狭长矩形港内的瞬变港湾振荡现象。基于正交模态分解法,定量分离了港内不同共振模态的响应幅值,并系统研究了入射N波类型和入射波波幅对港内相对波能分布的影响。研究表明:在本文所研究的特定港口和入射波波幅范围内,当入射波波幅较小时,以上两种类型N波诱发的港内相对波能分布几乎完全相同,并且波能几乎都集中在最低的几个共振模态上。随着入射波波幅的增大,分布于更高模态上的波能的比重增加,港内波能的分布趋于均匀,并且占有最大波能的共振模态逐渐由较低的模态向较高的模态转移。相比于波峰在前的等边N波,波谷在前的等边N波诱发的港内波能分布得更加均匀。

港内地形对孤立波最大波面及波能的影响

为了研究不同的港内地形对孤立波诱发港湾振荡的影响,本文利用FUNWAVE-TVD模型,模拟了具有不同波高的入射孤立波在狭长型矩形港内引起的港湾振荡现象。基于正交模态分解法,定量地分离不同共振模态的响应波高,并系统地研究了入射孤立波波高及不光滑港内地形对港内最大波面及总波能的影响。研究发现:对于本文所研究的港内地形及入射孤立波波高变化范围,港口底墙处的最大波面随入射波波高的增加而增加,二者的关系曲线可由三次多项式很好地拟合;在本文所研究的港内水深范围内,两段折线型港口内的总波能随平均水深的增加而线性增加;相比于相同平均水深的斜坡型港口,波浪在平台型港口内的反射更强,港内波能随之有所减小。

偏转工况下吊舱推进器的敞水性能

为研究不同偏转角下吊舱推进器敞水性能的变化规律,采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法模拟吊舱推进器在敞水中的运转,基于SSTk?ω模型进行数值研究。结果表明:吊舱推进器的敞水性能曲线与螺旋桨相似,桨叶叶面和叶背的导边分别产生压力和推力。推力系数及其增幅均随偏转角的增大而增大,各偏转角下推力系数曲线的差异随进速系数的增加而增大。随偏转角增大,转矩系数单调增大,其随进速系数的变化趋势逐渐由下降变为上升。在偏转角为0°～40°时,总体上敞水效率随偏转角的变化呈降低趋势,但当进速系数较大时,敞水效率则先减小后增加。

岸礁地形对港内低频波浪共振影响的数值研究

采用一组完全非线性Boussinesq方程模型,模拟了双色波群在不同岸礁地形上向岸传播,进而诱发狭长矩形港内水体共振的物理过程.基于分离港内低频波浪的方法,系统研究了港湾处于最低共振模态下珊瑚礁外坡坡度和形状变化对港内锁相长波、自由长波以及它们相对成分的影响.结果表明:对于文中所研究的特定港口、珊瑚礁外坡坡度范围和外坡形状,港内自由长波波幅随着珊瑚礁外坡坡度的增大而逐渐增大;相比于自由长波,外坡坡度的变化对港内锁相长波波幅的影响则极为有限;珊瑚礁外坡形状的变化对港内低频波浪的影响则与珊瑚礁外坡宽度的大小密切相关.