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椭圆余弦内波特性及其和结构物的作用

作　者: 党岳
导　师: 程友良
学　校: 华北电力大学（河北）
专　业: 工程热物理
关键词: 椭圆余弦内波波浪数值水槽 VOF 结构物
分类号: P731.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 35次
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内容摘要

椭圆余弦内波能够较好的反映近海的内波运动,也是近海波浪研究的一个重要课题。本文从两层模式下的KdV方程出发,推得椭圆余弦内波的解析解,并对椭圆余弦内波的特性进行了分析,得到了当k=0和k=1两种极限条件下椭圆余弦内波转化为线性内波和内孤立波。在数值模拟中,波浪的生成采用全板造波、自由面采用VOF方法建立了数值波浪水槽模型,模拟了椭圆余弦内波的生成,比较了不同周期和波高下椭圆余弦内波的波浪形态。最后在特定的周期和波高条件下进行了三维椭圆余弦内波与墩柱相互作用的数值模拟,分析了各墩柱上受到的惯性力和粘性力的变化趋势并对不同墩柱下总波浪力进行了对比。

全文目录

中文摘要  4
英文摘要  4-7
第一章绪论  7-15
  1.1 研究背景和意义  7-8
  1.2 界面内波研究进展  8-12
  1.3 数值波浪及波浪与结构物相互作用的研究进展  12-14
  1.4 本文的主要工作  14-15
第二章椭圆余弦内波的导出及数值模拟的理论基础  15-33
  2.1 由 KdV 方程推导椭圆余弦内波解  15-19
  2.2 数值模拟椭圆余弦内波的数学模型  19-21
  2.3 椭圆余弦内波数学模型的近似解  21-23
  2.4 数值模拟理论和方法  23-28
    2.4.1 数值模拟的基本控制方程  23-25
    2.4.2 数值造波技术  25-28
  2.5 VOF 方法  28-31
  2.6 UDF  31
  2.7 本章小结  31-33
第三章二维椭圆余弦内波数值模拟  33-41
  3.1 推板运动轨迹方程  33-34
  3.2 物理模型及网格划分  34-35
  3.3 椭圆余弦内波的数值模拟  35-40
    3.3.1 表面波数值模拟及波形分析  35-36
    3.3.2 内波数值模拟及波形分析  36-39
    3.3.3 内波的压力和速度矢量分析  39-40
  3.4 本章小结  40-41
第四章三维椭圆余弦内波与结构物相互作用的数值模拟  41-55
  4.1 物理模型及网格划分  41-42
  4.2 椭圆余弦内波冲击单个圆柱绕流的数值模拟  42-46
    4.2.1 表面波冲击单个墩柱绕流的受力分析  43-44
    4.2.2 内波冲击单个墩柱绕流的受力分析  44-45
    4.2.3 内波冲击矩形墩柱的折算方法及受力对比  45-46
  4.3 椭圆余弦内波冲击多个墩柱绕流的数值模拟  46-51
    4.3.1 表面波冲击多个墩柱绕流的受力分析  46-48
    4.3.2 内波冲击多个墩柱绕流的波形分析  48-50
    4.3.3 内波冲击多个墩柱绕流的受力分析  50-51
  4.4 内孤立波与结构物的相互作用  51-53
  4.5 本章小结  53-55
第五章结论与展望  55-57
  5.1 主要研究结论  55-56
  5.2 今后研究方向的展望  56-57
参考文献  57-62
致谢  62-63
在学期间发表的学术论文和参加科研情况  63

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