规则波浪与强逆流作用的实验研究

针对规则波浪在强逆流作用下的阻塞现象进行实验研究,给出了不同波况下的波高与周期沿水槽的变化。实验结果表明,波浪的频率越低,所需的阻塞流速越强;波幅离散对阻塞的影响很大,不能被忽略;对于较大的入射波高,边带不稳定性会使波浪发生频率下移,进而增大阻塞所需的流速。

非均匀水流中非线性波传播的数值模拟

以一种考虑波流相互作用的新型Boussinesq型方程为控制方程组,采用五阶Runge-Kutta-England格式离散时间积分,采用七点差分格式离散空间导数,并通过采用恰当的出流边界条件,从而建立了非均匀水流中非线性波传播的数值模拟模型.通过对均匀水流与水深水域内和潜堤地形上存在弱流或强流时波浪传播的数值模拟,说明模型能有效地反映水流对波浪传播的影响.

波流对不同淹没深度水平圆柱的载荷分析

通过试验和数值模拟相结合的方法对水平圆柱与波浪、波流相互作用的问题进行研究.首先,在循环水槽中开展了波流与水平圆柱相互作用的试验,试验中分别测量流、波浪以及波流对不同淹没深度的圆柱的水平和垂直作用力.其次,采用RANS方程对部分试验工况进行数值模拟,并对波流与圆柱相互作用过程中自由面的变化以及波浪的反射情况进行分析.接着重点讨论圆柱所受波流作用力的峰值随圆柱淹没深度的变化规律,并将试验测量的受力峰值与Morison公式计算的理论值进行对比,发现波浪的反射和阻塞效应对波流作用力的峰值具有显著的影响.结果表明,波浪的反射作用使受力增加,波浪的阻塞效应使受力减小,而圆柱的受力峰值取决于这两者的相对强弱程度.在波浪反射和阻塞的共同作用下,圆柱的受力和Morison公式计算结果相比,在部分淹没和完全淹没状态下表现出不同的特性.