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畸形波作用下水平板上浪砰击数值研究
| 论文题名： | 畸形波作用下水平板上浪砰击数值研究 |
| 关键词： | 畸形波;产生机理;上浪砰击;数值模拟;IDB模型 |
| 摘要： | 畸形波是一种具有大波高、高能量、非线性较强的波浪。畸形波的存在时间短，难以预测，可以在深水、浅水、有限水深区域产生，也可以在复杂的海况中生成，正是因为畸形波的这种短暂性与偶然性，使得目前人们对畸形波的研究工作仍不完善，对畸形波的产生机理及影响因素仍然不明确，对畸形波作用下的上浪砰击数值研究的成果则更少。 本文构造二维数值水槽，模拟线性规则波以及不同阶数的Stokes波，并将数值模拟结果与理论结果对比，发现二者波形吻合，验证二维数值水槽的有效性。 对不同类型畸形波进行数值模拟，包括对基于薛定谔方程一阶Peregrine呼吸子解的畸形波在有限水深以及无限水深两种情况下进行数值模拟;对基于Gauss包络的畸形波进行数值模拟，并将模拟出的波形与实际理论模型计算得出的波形进行对比，发现数值模拟结果与理论波形相吻合，说明数值模拟波浪的精确性。 基于薛定谔方程一阶Peregrine呼吸子解畸形波的模拟结果，进行水平板上浪砰击的数值研究，包括对不同厚度的水平板在发生上浪时水体的液面轮廓、水体上浪后的运动速度、水体在上浪前对水平板侧方的砰击产生的压力、水体上浪后对水平板的压力进行监测并进行分析，得出相关的结论，对船舶的安全航行提供参考。此外，对线性规则波发生的上浪现象以及基于Gauss包络的畸形波的水平板上浪进行模拟，对比三种不同波浪发生上浪时的不同规律。 采用计算流体力学(CFD)方法，以矩形液块为例，模拟实际溃坝流动过程，对比数值结果与传统Ritter解及MDB模型预报结果，找出两者不足，提出了一种改进溃坝(IDB)模型，应用于预报实际的溃坝流动。使用IDB模型对上浪水体的液面轮廓进行预报，找出问题并对IDB模型进行修正，提出一组新的数学模型，即上浪-溃坝(WODB)模型，可以直接应用于上浪水体的液面轮廓预报，对船舶航行的安全性研究具有参考价值。 |
| 作者： | 刘振鹏 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 陈武;扈喆 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 集美大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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