海洋工程数值风-浪-流水池模拟及分析

针对海洋工程中风-浪-流三者之间复杂的非线性相互作用,系统研究了风-浪-流相互作用机理。基于不可压缩Navier-Stokes方程,通过对FLUENT软件进行二次开发,构建了三维海洋工程数值风-浪-流水池。将数值水池模拟结果和理论值进行了对比,二者吻合较好,表明所建模型具有较高的精度;借助所建立的数值模型,成功模拟了波浪、波浪-海流以及海风-波浪-海流之间的相互耦合作用。研究结果表明,单独浪-流耦合作用时海流对于波浪运动参数具有较大影响,波流同向时,海流导致波浪传播速度和波长增大,幅值减小;波流逆向时,波浪传播速度和波长均减小,波幅增大,且海流速度越大,波浪参数增大或减小的幅度越明显。风-浪-流三者耦合作用时,风会导致波浪传播过程中波长增大,波幅减小,同时会导致波峰呈现一定倾角,加速波浪发生破碎。本文研究成果可为处于风-浪-流中的海洋工程结构物力学分析提供借鉴。