基于one-fluid模型的波浪-浮体相互作用数值模拟研究

文章运用多相流求解器,建立了基于one-fluid方程的二维粘性数值波浪水槽。one-fluid模型中,采用浸入边界法建立了一个广义方程来控制空气、水和刚体的运动。数值离散采用固定笛卡尔网格结合有限体积法,运用Level Set方法捕捉自由液面,采用刚性Heaviside函数识别结构。使用解析松弛法,通过速度边界入口和水槽末端消波技术,实现了不规则波浪的数值模拟。通过与在交通运输部天津水运工程科学研究所大比尺波浪水槽实验室实测的数据比较,验证了数值造波及消波技术的可靠性以及数值模拟结果的精确性。最后,模型中引入刚性结构以探索线性不规则波浪与结构之间的相互作用,并将数值结果与结构水动力分析结果以及前人的数值结果进行了比较。结果表明,文章所建立的数学模型可以准确地预测结构对不规则波的动力响应。