海堤越浪的数值模拟

基于RANS方程和两方程湍流模型,采用有限体积法,将入射波波场作为人工的分布源项加入动量方程, 提出了适用于VOF方法的源造波-消波技术。通过对行波及驻波的计算,分别考察了数值波浪水槽前端及末端消波段的有效性。在本文建立的数值波浪水槽内对规则波在海堤上爬高和越浪过程进行了数值模拟,并将计算结果与现有实验结果进行了比较。验证计算结果表明,数值模拟结果较好地复演了海堤越浪过程。为了研究模型尺度对越浪量的影响,文中设计了一组满足重力相似但具有不同几何比尺的数值实验模型。系列数值实验结果表明,若按重力相似换算越浪量,计算结果与实验预报值间的偏差随模型比尺的增大和堤前波浪破碎强度的增强而增大,建议在进行越浪物理模型实验时需进一步考虑模型比尺对原型预报值的影响。

基于RANS方程的海堤越浪数值模拟

基于FLUENT商业化软件,以RANS方程为控制方程,基于有限体积法,采用k-epsilon湍流模型,运用一种"解析松弛"方法实现了适用于VOF方法的数值源造波技术。在该数值波浪水槽中对规则波在不可渗透简单斜坡堤上越浪过程进行了数值模拟,将越浪量计算值同物理实验结果及基于非线性浅水方程的数值结果进行了比对。结果表明:该数值模型能够较好地复演海堤越浪过程,同基于非线性浅水方程的数值结果相比,能更有效地模拟含有强烈卷吸、射流和破碎的海堤越浪问题。

孤立波翻越防波堤流动的湍流数值模拟

应用湍流数学模型和流体体积法模拟孤立波翻越防波堤的流动和自由表面变化。数模成功地再现了波浪涌顶和喷射、射流入水、自由表面破碎和漩涡产生等复杂流动过程,并获得了孤立波翻越防波堤时的压力分布。

数值模拟波浪翻越直立方柱

本文应用VOF方法研究了孤立波翻越直立方柱流动的全过程.用人工压缩法和差分法求解二维Navier-Stokes方程,用施主—受主法求解流体体积函数控制方程.通过数值计算得到了孤立波翻越直立方柱的流场和压力值.并成功地模拟出波浪涌顶、水柱喷射、冲击和界面破碎的过程.

NUMERICAL SIMULATIONS OF NONLINEAR WAVES OVERTOPPING AN OBSTRUCTION

The flows of nonlinear waves overtopping an obstruction are studied numerically in the present paper. The finite difference method is used to solve the full two dimensional Navier Stokes equations, and the VOF method is adopted to deal with free surface deformations. Numerical results of a solitary wave and periodic waves overtopping an rectangular cylinder are obtained respectively. Many complex phenomena, such as water accumulation, wave run up, water jet flows, water jet impact both upon free surface and on a structure, and generation of new waves on the lee side during the process of the waves overtopping an obstacle, can be successfully simulated.

规则波中斜坡堤越浪的数值模拟

在FLUENT软件平台上,利用VOF方法成功模拟了波浪爬高,破碎以及越浪的全过程,并得到了一个周期内越浪过程和堤前波浪卷吸、波浪破碎以及射流的详细过程图,在波面图和速度矢量图的对比之下,清楚展示了堤前卷破波越浪过程各个环节的内在机理。