基于openfoam的主動吸收式數(shù)值波浪水槽研究

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2、本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研巧成果，除了文中特別加標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得天津大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的舉化或證一書而使用過的材料。與我同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均Ｂ在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名：簽字日期：三饑年ＩＸ月Ｈ學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解天津大學(xué)有關(guān)保留。、使用學(xué)位論文的規(guī)定特授權(quán)天津大學(xué)可１＾將學(xué)位論義的今部或部分內(nèi)容編入有關(guān)敬據(jù)庫講行檢、、。索，并采用影

3、印縮印或掃描等復(fù)制手段保存匯編Ｗ供查踴和惜閱同意學(xué)校向國家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。（）保密的學(xué)位論義在解密后適用本搜權(quán)說明學(xué)位論文作者簽名：導(dǎo)師簽名：若王２Ｌ：ｒＪＤ日簽字王中月日簽字日（月日期年！期立ｔ叫年＾７基于OpenFOAM的主動吸收式數(shù)值波浪水槽研究DevelopmentofanumericalwavetankwithactiveabsorptionusingOpenFOAM學(xué)科專業(yè)：港口、海岸及近海工程研究生：王修亭指導(dǎo)教師：張慶河教授天津大學(xué)建筑工程學(xué)院二零一

4、五年一月摘要波浪是海洋環(huán)境中最重要的動力因素之一，數(shù)值波浪水槽被廣泛應(yīng)用于波浪、波浪與結(jié)構(gòu)物相互作用等問題的研究。然而，數(shù)值水槽是一個有限尺度的封閉水域，反射波在造波板處會發(fā)生二次反射，而二次反射波在真實海洋環(huán)境中是不存在的，進(jìn)行長時間模擬試驗時會嚴(yán)重干擾波浪場，降低模擬的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。主動吸收式造波機(jī)集造波和消波功能于一身，可以有效地消除造波板處的二次反射波，因此發(fā)展主動吸收式數(shù)值波浪水槽有重要的實際意義。本文基于主動吸收推板造波原理，在開源程序平臺OpenFOAM上建立了主動吸收推板造波數(shù)值波浪水槽模型

5、。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：（1）數(shù)值水槽中的波浪場通過OpenFOAM中的兩相流動網(wǎng)格求解器進(jìn)行求解，通過自定義的造波邊界條件實現(xiàn)數(shù)值推板造波和主動消波。建立的主動吸收推板造波數(shù)值模型采用推板上的波面位置作為反饋信號，根據(jù)線性波浪理論構(gòu)建推板主動吸收位移時域控制方程，實現(xiàn)主動吸收造波。（2）模型可以實現(xiàn)普通推板造波和主動吸收推板造波兩種造波方式，并進(jìn)行了規(guī)則波和不規(guī)則波數(shù)值造波試驗。結(jié)果表明，模型可以準(zhǔn)確模擬實驗室普通推板造波和主動吸收造波，主動吸收效果較好。（3）對主動吸收造波模型中推板慢漂問題進(jìn)行了分析討

6、論，提出了線性補(bǔ)償法和PID控制兩種修正方法。數(shù)值試驗結(jié)果證明，兩種方法均能有效地解決推板慢漂問題，使數(shù)值模型可以進(jìn)行長時間模擬。（4）對不同高度潛堤條件下，規(guī)則波和不規(guī)則的波浪場進(jìn)行了數(shù)值模擬，數(shù)值試驗結(jié)果表明，主動吸收造波方法對不同反射系數(shù)具有良好的適應(yīng)性，均具有較好的主動吸收效果。關(guān)鍵詞：二次反射波；主動吸收造波；OpenFOAM；數(shù)值模擬；慢漂ABSTRACTThewaveisoneofthepredominanthydrodynamicphenomenainthemarineenvironment,

7、andthenumericalwavetankiswidelyappliedtotheinvestigationsonwavesandtheinteractionsbetweenwavesandstructures.However,thenumericalwavetankisanenclosedwaterofalimitedscale.Thusthereflectedwaveswillre-reflectatthewavemaker.There-reflectionswhichdonotexistinther

8、ealoceanenvironment,willspoilthewavefieldsinthetestdomain,especiallyforlongtestdurations.Consequently,theaccuracyandstabilityofnumericalsimulationsareoutofcontrol.Anactiveabsorptionwavemakercombinesthe