波浪与防波堤相互作用的数值模拟

防波堤作为一种挡浪消浪的水下结构物,可以有效地减少波浪对港口及其海岸的影响。这对延长港口使用寿命、降低事故发生率具有重要意义和实用价值。文中基于有限体积法理论,利用开源计算流体力学软件OpenFOAM和wave2foam库建立了三维数值波池模型。海浪的传播过程分别用孤立波和规则波模拟。分析了防波堤与孤立波和规则波的相互作用,得到了不同波浪作用下防波堤的力学特性和水动力特性。试验结果表明,在相同高度和宽度下,梳状防波堤与倾斜式防波堤的消波性能差别不大,但造价较低,更适合实际应用。

基于深度强化学习的孤立波波叠加方法

波浪的数值模拟一直以来都是海洋工程领域中非常重要的研究课题。但是在计算流体力学领域实际实验中发现商业仿真模拟软件对波浪模拟的局限性很。很难比较好的对现实海洋环境中的不规则波浪进行仿真。所以很多研究人员更偏爱在开源数值模拟软件中编写自己所需的不规则波浪,但是自己编写需要复杂的公式推导。此外,模拟波浪精度不高也会导致各种各样的问题。本文探究一种对传统数值造波方法改进优化的思路。结合计算机领域当下比较稳定的深度学习框架,提出了一种基于深度强化学习的方法对孤立波进行叠加的模型来模拟现实环境下复杂波浪。以孤立波作为基础进行形变,叠加来模拟各种复杂波形。通过深度学习和开源软件OpenFOAM的结合,训练出一种可以用来逼近实际需要的不规则波的模型。使用深度学习拟合一种函数,替代复杂的计算公式,通过自动探索叠波策略,让智能体和环境交互过程中自动学习拟合目标波浪,以期得到对不规则波的模拟。为未来波浪仿真方向提供新的思路,构造出更加真实的波浪。为今后深度学习和计算流体力学进一步结合探究方向。

孤立波作用下海塘爬高的数值模拟

海塘是抵御和减少极端海况危害的重要沿海基础设施之一。在遭遇海啸巨浪等极端情况,波浪传播到近岸时波高急剧增加,蕴含巨大能量的海啸波爬上海塘,造成巨大的破坏。因此研究海啸波在传播与爬高阶段的水动力特性,了解海啸波对海塘结构的作用机理,是降低自然灾害风险的一个重要方面。在这篇文章中,孤立波被用来代替海啸波。本文研究了不同孤立波波高情况下对波浪爬高和海堤应力的影响,分析了海塘护坡面水动力特性。分析结果可为海塘的建设提供参考,也可加深对孤立波与海洋基础设施相互作用的认识。