基于OpenFOAM的主動(dòng)吸收式數(shù)值波浪水槽研究.pdf

1、波浪是海洋環(huán)境中最重要的動(dòng)力因素之一，數(shù)值波浪水槽被廣泛應(yīng)用于波浪、波浪與結(jié)構(gòu)物相互作用等問題的研究。然而，數(shù)值水槽是一個(gè)有限尺度的封閉水域，反射波在造波板處會(huì)發(fā)生二次反射，而二次反射波在真實(shí)海洋環(huán)境中是不存在的，進(jìn)行長時(shí)間模擬試驗(yàn)時(shí)會(huì)嚴(yán)重干擾波浪場，降低模擬的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。主動(dòng)吸收式造波機(jī)集造波和消波功能于一身，可以有效地消除造波板處的二次反射波，因此發(fā)展主動(dòng)吸收式數(shù)值波浪水槽有重要的實(shí)際意義。
　　本文基于主動(dòng)吸收推板造波原

2、理，在開源程序平臺(tái) OpenFOAM上建立了主動(dòng)吸收推板造波數(shù)值波浪水槽模型。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　?。?）數(shù)值水槽中的波浪場通過OpenFOAM中的兩相流動(dòng)網(wǎng)格求解器進(jìn)行求解，通過自定義的造波邊界條件實(shí)現(xiàn)數(shù)值推板造波和主動(dòng)消波。建立的主動(dòng)吸收推板造波數(shù)值模型采用推板上的波面位置作為反饋信號(hào)，根據(jù)線性波浪理論構(gòu)建推板主動(dòng)吸收位移時(shí)域控制方程，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)吸收造波。
　?。?）模型可以實(shí)現(xiàn)普通推板造波和主動(dòng)吸收推板造波兩種造

3、波方式，并進(jìn)行了規(guī)則波和不規(guī)則波數(shù)值造波試驗(yàn)。結(jié)果表明，模型可以準(zhǔn)確模擬實(shí)驗(yàn)室普通推板造波和主動(dòng)吸收造波，主動(dòng)吸收效果較好。
　?。?）對(duì)主動(dòng)吸收造波模型中推板慢漂問題進(jìn)行了分析討論，提出了線性補(bǔ)償法和PID控制兩種修正方法。數(shù)值試驗(yàn)結(jié)果證明，兩種方法均能有效地解決推板慢漂問題，使數(shù)值模型可以進(jìn)行長時(shí)間模擬。
　　（4）對(duì)不同高度潛堤條件下，規(guī)則波和不規(guī)則的波浪場進(jìn)行了數(shù)值模擬，數(shù)值試驗(yàn)結(jié)果表明，主動(dòng)吸收造波方法對(duì)不同反射系