數(shù)值波浪水池與主動(dòng)吸收造波方法研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)值模擬方法成為船舶與海洋工程領(lǐng)域中解決水池試驗(yàn)的重要途徑，進(jìn)而衍生出數(shù)值波浪水池技術(shù)。無(wú)論對(duì)于數(shù)值水池還是物理水池，造波和吸波同為重要的研究課題。良好的造波可以保證波浪的生成品質(zhì)，高效率的吸波可以降低反射波的影響提高試驗(yàn)精度。本文針對(duì)數(shù)值造波方法以及主動(dòng)吸收造波技術(shù)兩方面展開了研究：
　　本研究基于邊界元法和混合歐拉拉格朗日方法，利用MATLAB平臺(tái)建立了勢(shì)流理論下的二維數(shù)值波浪水池模型，仿照物理造波，

2、模擬了搖板和推板方式的波浪生成。在建立模型的過(guò)程中：自由面位置的更新通過(guò)一種二階顯式泰勒格式展開；邊界的幾何形狀通過(guò)三次樣條曲線來(lái)逼近；為解決邊界上分布奇點(diǎn)的奇異性問(wèn)題，采用一種特殊的高斯型積分公式和變量替換方法；自由面與剛性邊界存在的角點(diǎn)問(wèn)題通過(guò)“二重節(jié)點(diǎn)”技術(shù)處理；通過(guò)添加人工阻尼項(xiàng)實(shí)現(xiàn)水池消波功能。通過(guò)線性行進(jìn)波、不規(guī)則波、孤立波檢驗(yàn)?zāi)Ｐ托阅?。仿真結(jié)果證明該模型能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地模擬各類波浪且計(jì)算精度良好，數(shù)值波浪水池模型滿足要求。

3、從傳統(tǒng)理論及控制思想兩方面展開了主動(dòng)吸收造波方法的研究。闡述了“時(shí)域控制方程”、“頻域?yàn)V波器”以及“S面控制器”三種方法，并進(jìn)行了相應(yīng)的推導(dǎo)和設(shè)計(jì)。在數(shù)值水池的基礎(chǔ)之上，通過(guò)低反射及全反射兩種情況，對(duì)淺水推板、深水搖板進(jìn)行了線性行進(jìn)波主動(dòng)吸收造波的數(shù)值仿真。數(shù)值仿真結(jié)果表明三種方法均實(shí)現(xiàn)了良好的主動(dòng)吸收造波功能。采用“頻域?yàn)V波器”方法，設(shè)計(jì)了具備非線性波浪（二階 Stokes波浪）主動(dòng)吸收造波的數(shù)字濾波器。針對(duì)“S面控制器”方法，給出了