一种改进的基于FLUENT的三维波浪水槽模拟方法.pdfVIP

2013年 1月 机床与液压 Jan．20l3 第4l卷 第 1期 MACHINETO0L HYDRAULICS V01．4lNo．1 DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．01．038 一 种改进的基于 FLUENT的三维波浪水槽模拟方法 王匀，李炳男，许桢英，张永康 (江苏大学机械工程学院，江苏镇江212013) 摘要：在分析现有波浪水槽模拟方法的基础上，提出一种基于FLUENT求解器的在计算波浪水槽时用于}肖波区的自定 义能量函数 ，并将其应用于计算三维波浪水槽中。通过在求解器中加入该能量函数，并将其结果与实验结果进行对比，找 出了最佳的能量函数中的变量系数 ，达到优化三维波浪水槽的 目的。 关键词 ：三维波浪水槽；VOF方法；N—S方程 ；能量函数；消波系数 中图分类号 ：TV139．2 文献标识码：A 文章编号：1001—3881(2013)1—134—3 Improved3．D TankAlgorithm BasedonFLUENT WANG Yun，LIBingnan，XU Zhenying，ZHANG Yongkang (SchoolofMechanicalEngineering，JiangsuUniversity，ZhenjiangJiangsu212013，China) Abstract：Byanalyzingtheexistingwavetanksimulationmethod，anenergyfunctionusedinthewaveabsorptionareawasof- feredwhenusingFLUNET tosimulatethe3-Dtank．TheenergyfunctionwasputintotheFLUENTsolver，andtheresultsweretom— paredwithexperimentalresults．Theoptimalwaveattenuationcoefficientofeneryg functionwasdecidedthroughthecompare．This methodcanbeusedtooptimizethe3-D tankperfectly，andthesimulationresultissimilarwithexperienceresult． Keywords：3-D tank；VOFmethod；N-Sequation；Eneryg function；Waveattenuationcoefficient 在海洋和海岸港口工程中，船舶和海洋结构物的 求与物理模型试验相互印证的波浪数值模拟 ，通常采 部分试验研究需要在波浪水槽中进行。随着数值计算 用推板法造波。当然由于推板的移动 ，水池面积周期 方法和硬件的发展进步，采用计算机模拟波浪水槽的 性变化而带来的液面变化会产生干扰波 ，其稳定性有 方法研究波浪传播及其对船舶和海洋结构物的影响已 待提高。关于消波区的问题 ，很多人都提出了利用消 变得越来越普遍。国、内外学者针对数值波浪水槽的 波函数来对进入消波区的波进行削弱 ，但是各个消波 相关研究主要集中在波浪的运动特征和形态、波浪对 函数有各 自的最佳消波系数与之相配 ，人们并没有给 结构物的作用和造波模式等方面，并取得了一定的成 出各个消波函数的最佳消波系数。 果。在波浪数值模拟方面，通常采用的方程包括：基 作者采用推板法造波，以N—s方程为控制方程 ， 于势流理论的Laplace方程、综合考虑折射和绕流的 采用 VOF法构建 自由表面，应用 FLUENT求解器建 缓坡方程、Boussinesq方程和 N—s方程等 。。由于 立三维数值波浪水槽模型。在模型中加入了改进的消 某些方程对流体黏性或忽略不计，或以