NUMERICAL SIMULATION OF PROPAGATION AND BREAKING PROCESSES OF A FOCUSED WAVES GROUP

A two-dimensional numerical wave flume is developed to study the focused waves group propagation and the consequent breaking processes. The numerical model is based on the Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations, with the standard k-ε turbulence model to simulate the turbulence effects. To track the complicated and broken free-surface, the Volume Of Fluid (VOF) method is employed. The numerical model combines the "Partial Cell Treatment (PCT)" method with the "Locally Relative Stationary (LRS)" concept to treat the moving wave paddle so that various waves can be generated directly in a fixed Cartesian grid system. The theoretical results of the linear and nonlinear waves are used to validate the numerical wave flume firstly, and then a plunging breaking wave created by a focused waves group is simulated. The numerical results are compared to the experimental data and other simulation results, with very good agreements. The turbulence intensity, the flow field and the energy dissipation in the breaking processes are analyzed based on the numerical results. It is shown that the present numerical model is efficient and accurate for studying the waves group generation, the waves packet propagation, and the wave breaking processes.     

适合可渗海床上波浪传播的高阶Boussinesq方程

为在数学模型中考虑渗透性介质对波浪传播的影响,在多孔介质流体运动方程中引入拖曳阻力和惯性力,引出Laplace方程和边界条件.对控制方程无因次化,并以自由表面处速度势和交界面上的速度势进行幂级展开,推导了以静止水平面上速度、交界面上速度和波面升高3个变量表达的Boussinesq方程.给出积分平均速度或任一水深处速度与以上2个速度之间的关系式,进而推导出另外2个Boussinesq方程,并通过引入高阶色散项对方程进行加强以拓展其适用水深.对方程进行了理论分析,将相速度及衰减率与解析解进行了比较,发现四阶色散性方程具有最佳精度.不考虑渗透影响时,在2%误差下,四阶方程可适用最大无因次水深达到5.82.该高阶Boussinesq方程不仅可用于研究渗透海床上波浪的传播变形,也适用非渗透海床上的深水波浪传播变形.     

波浪荷载下钙质砂孔压增长特性的试验研究

利用土工静力-动力液压三轴-扭剪多功能剪切仪模拟海洋波浪的加载形式，对相对密度为30％的钙质砂进行扭转和竖向加载耦合循环剪切试验，着重研究波浪荷载作用下主应力方向连续旋转及初始主应力方向角α0对饱和钙质砂孔隙水压力增长特性的影响。结果表明，主应力方向的连续旋转导致了钙质砂中孔隙水压力的增长。初始主应力方向和动应力幅值对钙质砂的孔压增长模式有显著的影响；归一化后的孔隙水压力比与广义剪应变之间的关系可以用双曲线表示。     

我国建造首艘"安稳船"

由中国船舶重工集团公司702所、701所自主研发的我国第一艘具有知识产权的1500吨级小水线面双体船，在武昌造船厂正式开工建造。据介绍，这种被称为“安稳船”的新型船舶稳定性极佳，能有效释放和降低波浪的冲击力，乘坐舒适。     

二维浮体大幅运动水动力物面非线性时域解

基于时域自由面格林函数，建立了线性自由面条件下计及物体大幅运动瞬时湿表面条件的非线性水动力理论计算模型，重点研究了时域分布源在水线上的特性，指出了传统分布源法在处理浮体与自由面外张斜交的计算失败的原因，并提出了新的时域分布源数值计算模型，对实船计算表明，这种新模型简便有效。     

台阶地形上波浪运动的数值研究

波浪在水深剧变地形上的传播，可以简化为波浪在台阶地形上的传播.利用二维数值波浪水槽可以很好地模拟这一过程，特别是对波浪在台阶上的非线性变形.数值计算结果与实验测量进行了比较，结果吻合良好.     

抛物形缓坡方程的数值研究

对2种典型的抛物形缓坡方程进行比较系统的数值研究。通过对4种典型地形上的波浪变形的数值模拟，详细讨论了网格节点数对数值解精度的影响、模型对初始入射角的敏感程度、非线性项对数值结果的影响等。研究结果可为实际应用抛物形缓坡方程研究大区域复杂地形上的波浪传播提供一定的理论指导。     

反弧型挑浪嘴式防洪墙对削减波浪爬高的试验研究

通过对防洪墙顶部做成反弧型挑浪嘴式对削减波浪爬高的试验研究 ,探讨一种对海滨、水库、湖泊及沿江电厂既安全可靠又经济合理的防浪墙形式 ,以达到降低堤顶高度 ,减少造价、改善景观的目的     

UG应用技法

通过使用UG规律曲线和自由曲面建立的命令，一步一步掌握UG高级建模方法。     

三维数值波浪水池模拟海浪对导管架柱体的影响

对海洋钻井关键设备与安全检测技术进行了研究.在N-S方程以及标准k-ε模型的基础上,采用流体体积法(VOF)追踪自由表面的变化情况.应用Workbench软件建立三维数值波浪水池结合Fluent软件以及自定义函数(UDF)二次开发软件实现水池的造波功能,同时模拟了波浪与导管架之间的单向流固耦合.将简化导管架模型放入水池中,分析不同固定方式的变化情况,从而评定平台的安全性,为海浪与导管架平台相互作用问题的研究奠定了理论分析基础.