本研究基于时域高阶边界元方法,并应用水波势流理论,建立了完全非线性数值波浪水槽模型。模型中,自由水面满足完全非线性边界条件,每一个时间步采用混合欧拉-拉格朗日技术和四阶龙格库塔法进行瞬时追踪水质点运动轨迹和更新自由水面,水槽造波建立了域内源造波模型,这样即可以模拟物理水槽内水波问题,又可以解决入射边界二次反射问题,可以使数值模拟长时间进行;在出流边界布置人工阻尼层来消除出流波浪;采用快速多极子技术结合跌代求解方法加快计算速度并降低计算机存储要求。运用所建模型分别开展了聚焦波浪的产生和传播、波浪与潜堤的作用及堤后高阶谐波的模拟、矩形容器内液体晃荡的模拟、台阶式水槽的解析研究和数值模拟、波浪与三维结构物作用的模拟及波流混合作用等问题的研究。研究中还在海岸及近海工程国家重点实验室的水槽内开展了波浪聚焦、三种形状潜堤后高阶谐波分离、波浪与圆柱作用和波流混合作用等物理模型实验。通过与试验数据和他人已发表结果对比,验证了本研究所建模型的准确性。项目研究成果已在国内外期刊和国际会议上发表学术论文29篇,其中SCI收录8篇。
英文主题词Fully nonlinearity;Simulaiton in time domain; Higher-order boundary element method; Fast multipole expansion technique.