不规则波折射绕射综合数值研究

基于Ｂｅｒｋｈｏｆｆ的缓坡方程，提出了具有任意反射系数边界的泛函公式，并给出了求解折射绕射综合问题的杂交元方法。在假定不同频率间的非线性效应可以忽略的前提下，给出了用线性叠加法模拟不规则波折射绕射综合问题的数学模型，并对不规则波方向谱的分割作了数值研究，得到了有关频域和方向分割的优化值。为了验证本文所给的数学模型的正确性，将计算结果与实验结果进行了比较，结果表明本文的数学模型是可靠的。     

随机波浪联合折射绕射数学模型

基于波浪能量谱理论,导出了考虑底摩擦的复杂地形能量谱的联合折射绕射数学模型,在能量谱为单一频率组成波时,模型则简化为规则波的联合折射绕射方程.实际计算结果表明:本文提出的随机波浪联合折射绕射数学模型是合理的,在浅水区应该考虑底摩擦作用.     

长江口波浪折射线射数值模拟

在长江口波浪推算中使用扩展抛物型缓坡方程对波浪折射绕是行数值模拟。由于扩展抛物型缓坡方程中保留了表征底部曲率和较高阶的底坡顶,对较浅水城和存在浅滩的长江口区域波浪推算效果较好,数值模拟过程稳定。     

椭圆余弦波对圆弧型固立防波堤的绕射波浪力

基于椭圆余弦波绕射理论,应用特征函数展开法,推导浅水波对圆弧型固立防波堤绕射的波势解,据此计算作用于防波堤的水平波浪载荷。结果表明:浅水波入射角与非线性影响参数、海况条件以及防波堤几何条件等因素的相对变化对波浪作用均存在一定的影响。与微幅波理论对比可知:在一定浅水条件下采用椭圆余弦波一阶分量模型所计算的最大无量纲波浪力均明显高于微幅波理论的对应估值,反映了水波非线性因素的影响效应。     

回转体绕流场数值计算分析

采用有限体积方法求解三维低速N—S方程，研究了三维回转对称体的绕流。用中心差分和迎风差分的混合差分格式构造代数方程组，采用了隐式和显式相结合的方法使主对角元素占优，以提高迭代求解过程的稳定性。利用压力校正算法，采用面松弛迭代来实现方程的求解。湍流的计算采用了标准的双方程模型。给出了回转体的计算结果，与其它方法的计算结果的对比表明它们之间具有合理的一致性。     

完全非线性波的数值模拟

本文利用MAC差分格式，对欧拉动学方程进行离散求解，利用VOF法处理自由表面的演变。数值计算主要针对矩形围域内驻波随时间的变化，给出了不同时刻的自由表面波形图。计算结果同通常势流理论的线性解作了对比，发现本法可以用于揭示自由波面运动的非线性特征，且可以作为研究完全非线性波的一种方法。     

多周期稳定数值造波的参数设计方法

[目的]针对数值模拟中波浪随传播时间和距离发生波幅衰减及相位偏移的问题,提出一套可用于多周期稳定造波的参数设计方法。[方法]基于Navier-Stokes方程和流体体积（VOF）方法进行五阶Stokes波数值模拟,通过对一维波动方程的离散形式进行分析,研究几个重要参数对造波效果的影响。最后,应用所提参数设计方法对KCS船型在迎浪中的阻力和运动响应进行三维数值计算,并与模型实验结果进行比较。[结果]结果表明,将内迭代次数、网格分辨率、库朗数等参数按照一定规则设置,20个波周期内的波幅误差约5%,40个波周期的约10%。对KCS船型进行的三维数值计算结果与模型实验结果相比误差约10%。[结论]经此研究,验证了所提方法的可行性。     

船舶不规则波中增速骑浪的数值计算及统计分析

船舶在随浪中航行时,受到波浪影响,会产生间歇性的异常高速现象,即“high runs”,它反映了一种船速相对于波形高速前冲的危险状态,本文采用“波浪中增速骑浪”指代这一现象。基于统一理论,采用耐波性和操纵性耦合的六自由度弱非线性模型进行求解,对其展开数值计算和统计分析。通过探讨,论证标称航速作为波浪中增速骑浪现象发生判定依据下限的合理性和必要性,对不同波浪谱下high runs和横甩2个维度船舶的运动特征进行统计分析,初步得出了波浪谱越窄船舶增速骑浪和横甩的发生概率越大的结论,并初步探讨了high runs作为横甩前兆的统计学意义。     

风浪联合作用下深水半潜平台耐波性能的数值模拟

通过数值模拟方法,研究风浪联合作用下深水半潜平台的耐波性能。该方法通过建立风速与波浪相干函数模型,利用该模型获得当前深水半潜平台不同工况下风速与海浪的关系,再计算风浪联合作用下深水半潜平台的海浪作用力和风作用力,以2个数值为基础,构建深水半潜平台耐波性能数值模拟模型,在不同情况下模拟风浪联合作用下深水半潜平台耐波性能。实验结果表明：该方法可在不同波浪周期时,模拟风浪联合作用下深水半潜平台的横荡和垂荡数值,在波浪周期较小时,垂荡与横荡数值也较小,深水半潜平台的耐波能力较强;风浪角越大,在波浪周期相同时深水半潜平台的垂向弯矩数值越大,其耐波能力则较小。     

甲板上浪2D数值模拟与试验研究

基于VOF法,采用动边界造波,对规则波中的浮体甲板上浪进行了2D数值模拟.得到了在不同倾角下甲板上浪的波形时历.基于PIV和浪高仪测试技术,在波浪水槽中对浮体在规则波中的甲板上浪进行了试验,得到了上浪水在甲板上的水位高度及波浪沿船首爬行、变形、破碎的过程.计算结果与试验结果进行了对比,验证了数值计算的可行性.