波浪问题中唯一可解的高阶边界元方法

本文就波浪与结构物相互作用问题，提出了一个适用于高阶边界元应用的新的积分方程，并利用修改积分区域的方法得了适用于本积分方程的不规则频率消除方法。最后，通过数值计算对附加区域的选择、单元的离散做了研究     

基于高阶边界元的三维数值波浪港池

初步建立了一个基于高阶边界元的三维数值波浪港池,港池具有造波和消波功能。采用高阶边界元16节点四边形单元和基于二阶显式泰勒展开的混合欧拉-拉格朗日时间步进求解带自由表面的完全非线性势流方程。模型中对于影响数值精度的问题作了细致的处理。数值计算结果表明本港池可以用来模拟非线性波浪的传播,具有很高的数值精度和稳定性。     

基于高阶边界元的三维数值波浪港池--波浪破碎的模拟

在势流理论的框架内,采用高阶边界元方法和混合欧拉-拉格朗日法,实现了对三维波浪破碎过程的数值模拟.数值模型使用可调节时间步长的基于二阶显式泰勒展开的混合欧拉-拉格郎日时间步进来求解自由表面的演化过程.在所使用的边界元方法中,采用16节点三次滑移四边形单元来表示,这种单元在单元内具有高阶的精度同时在单元之间具有良好的连续性.给出了孤立波的传播和周期性非线性波浪沿缓坡传播的计算结果,表明数值模型具有良好的稳定性.     

基于B—样条的边界元方法及其在波浪力计算中的应用

就波浪与结构物相互作用问题,应用Ｂ－样条函数对物体表面上的速度势进行了数值离散,物体表面的控制参数通过最小二乘原理确定,速度势控制参数通过Ｇａｌｅｒｋｉｎ理论确定。本理论给 其导数在整个光滑物面上都是连续的。采用此种方法所计算的数值解十分准确,并且收敛得很快。     

消除"不规则频率"的非连续高阶元方法

针对使用边界元法计算波浪与结构物相互作用时所出现的“不规则频率”现象，采用连续高阶元和部分非连续高阶元对通过修改积分区域所获得的边界积分方程进行离散，有效地消除了“不规则频率”现象的发生。波浪作用下的截断圆柱所受到的水平波浪力和垂向波浪力的数值计算结果验证了该方法的有效性，同时考虑了非连续单元配置点的选择及单元划分数目对消除效果的影响。     

波浪作用下管道冲刷暴发计算的边界元方法

管道冲刷暴发临界条件是海底管道设计和运营的重要参数。Sumer等给出了3个Keulegan-Carpenter(KC)数的波浪作用下冲刷暴发的试验曲线。但对于任意KC数,Sumer等的方法并不准确。因此,建立波浪作用下冲刷暴发条件计算方法,具有重要意义。因管道与床面相交形成了复杂的几何形状,管道与床面的交叉点是数值奇点,因而管道冲刷暴发临界条件计算较为复杂。本研究采用边界元方法计算波浪运动及渗流压力。边界元可准确地拟合海底与管壁边界,方便地处理管道与海床交叉点的数值奇点问题,并可直接计算出奇点处的垂向压力梯度,准确地计算冲刷暴发的临界条件。本研究计算结果与实测值符合良好。     

一种新的波浪变形三维数值模式──0-1混合型边界元

为提高边界元法模拟三维波场波浪变形的数值计算精度,借鉴常数元和线性元剖分方式、波势函数及波势函数法向导数对单元节点设定的各自适应性,提出了一种新的单元剖分模式──0-1混合型边界元,以控制和减缓由于计算误差累计而造成的波浪数值计算上的“横向振动”,借此结合边界元法的分区模式可实现较大范围的波场线性波浪变形计算,并为时域内的波浪非线性变形计算提供时间步长的数值保证.     

近岸波浪数值计算中两种动边界处理的比较

在近岸波浪数值计算中,动边界处理是不可避免的问题。文章基于Boussinesq方程的FUNWAVE-TVD模式,引入窄缝法对波浪水槽实验进行数值模拟,比较窄缝法和干湿网格法的波浪数值计算结果;设计多种周期和波高的波浪数值试验,分析两种动边界处理下数值计算结果的差异。结果表明,两种动边界处理对近岸波浪破碎的数值模拟有影响,对波浪漫滩区的计算影响尤为显著。     

波浪与带窄缝方箱作用共振现象的数值模拟

By introducing a source term into the Laplace equation, a two-dimensional fully nonlinear time-domain numerical wave flume (NWF) is developed to investigate the resonance induced by the interaction bet...     

预修正快速傅里叶变换高阶边界元方法在波浪对物体作用问题中的应用

边界元方法被广泛应用于波浪对海上婕筑物作用领域,但由于传统边界元方法的存储量和计算量均为未知量的平方量级,很难满足大范围多未知量问题的计算需要.本文基于高阶边界元方法,应用预修正快速傅里叶变换方法,使计算量与存储量分别降低至O(NlogN)和O(N)量级,并得到一个连续的压强分布以适应结构设计的要求,同时可以通过使用满...     

A Unique Solvable Higher Order BEM for Wave Diffraction and Radiation

- For the discretization of higher order elements, this paper presents a modified integral domain method to remove the irregular frequencies inherited in the integral equation of wave diffraction and radiation from a surface-piercing body. The set of over-determined linear equations obtained from the method is modified into a normal set of linear equations by superposing a set of linear equations with zero solutions. Numerical experiments have also been carried out to find the optimum choice of the size of the auxiliary domain and the discretization on it.     

孤立波与带窄缝双箱相互作用模拟研究

针对孤立波与带窄缝双箱的作用问题,应用时域高阶边界元方法建立了二维数值水槽。其中,自由水面满足完全非线性运动学和动力学边界条件,对瞬时自由表面流体质点采用混合欧拉-拉格朗日法追踪,采用四阶龙格库塔法对下一时刻的自由水面的速度势和波面升高进行更新。采用加速度势法求解物体湿表面的瞬时波浪力。采用推板方法生成孤立波。通过模拟孤立波在直墙上的爬高以及施加在直墙上的波浪力,并与已发表的实验和数值结果对比,验证本数值模型的准确性。通过数值模拟计算研究了窄缝宽度、方箱尺寸对波浪在箱体迎浪侧爬高,窄缝内波面升高,箱体背浪侧透射波高及箱体受波浪荷载的影响。同时研究了有一定时间间隔的双孤立波与带窄缝双箱系统作用问题。     

An analysis of second-order wave forces on floating bodies by using a higher-order boundary element method

The wave diffraction and radiation problem is studied numerically by using a higher-order boundary element method. The convergence of the higher-order boundary element method is tested systematically for bodies of different shapes. For the second-order force, particular attention is paid to the contribution of the second-order potential, following the line of Molin's approach. For numerical evaluation, the free surface is divided into three subregions; inner, intermediate and outer ones. In the inner region, the integral is evaluated numerically by using higher-order boundary elements. In the intermediate region, semi-analytic form is constructed with the help of eigen functions. In the outer domain, the analytic solution is available. This subdivision scheme reduces the numerical burden remarkably.     

Study on scattering wave force of horizontal and vertical plate type breakwaters

The interaction between wave and horizontal and vertical plates is investigated by the boundary element method,and the relations of wave exciting force with plate thickness,submergence and length are obtained.It is found that:1) The efficient wave exciting force exists while plate submergence is less than 0.5 m,and the plate is very thin with order O(0.005 m).2) The maximum heave wave exciting force exists,and it is the main factor for surface and submerged horizontal plate while the roll force can be ignored.3) The maximum sway wave exciting force exists,it is the main factor for surface or submerged vertical plate,and the roll force is about 20 times of horizontal plate.