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数值水槽研究进展
1
作者 杨丽 杨非 《工业控制计算机》 2024年第8期110-111,共2页
对流体力学的发展以及流体力学计算软件FLUENT进行简要概述,分析并探讨了数值水槽的发展情况,由于数值水槽具有成本低、可重复性好、条件易控制等独特优势,因此发展势头很大。根据国内外众多研究可知,尽管数值水槽这一概念提出时间不长... 对流体力学的发展以及流体力学计算软件FLUENT进行简要概述,分析并探讨了数值水槽的发展情况,由于数值水槽具有成本低、可重复性好、条件易控制等独特优势,因此发展势头很大。根据国内外众多研究可知,尽管数值水槽这一概念提出时间不长,但发展迅猛,因此建立高效的数值水槽是流体力学领域里值得研究的课题。 展开更多
关键词 计算流体力学 数值水槽发展 FLUENT软件
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内孤立波在密度连续变化数值水槽中的模拟方法研究
2
作者 杨永春 董崇政 郭春龙 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期30-37,共8页
针对内孤立波模拟中两层流体模型与实际海洋环境存在差异的问题,本文将物理海洋中内孤立波模拟的数值模式延展至海洋结构物载荷分析数值水槽中,提出了一种在密度连续变化数值水槽中对内孤立波的模拟方法。利用非静压平衡的麻省理工学院... 针对内孤立波模拟中两层流体模型与实际海洋环境存在差异的问题,本文将物理海洋中内孤立波模拟的数值模式延展至海洋结构物载荷分析数值水槽中,提出了一种在密度连续变化数值水槽中对内孤立波的模拟方法。利用非静压平衡的麻省理工学院通用环流模式(MITgcm),构建密度层化模型及地形模型,在真实海洋环境作用下生成内孤立波,将Fluent软件构建的数值水槽入口置于MITgcm计算域内,提取对应位置处MITgcm计算结果作为数值水槽的密度分布形式和边界条件,使用用户自定义函数(UDF)将内孤立波引入数值水槽中。结果表明:内孤立波在数值水槽传播后与MITgcm在对应位置处的水平流速基本一致,等密度线在密度跃层处偏差小;模拟方法能更好地反映实际海洋环境下内孤立波的特征。 展开更多
关键词 内孤立波 数值水槽 麻省理工学院通用环流模式 Fluent软件 密度连续变化
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不规则波浪数值水槽的造波和阻尼消波 被引量:33
3
作者 高学平 曾广冬 张亚 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第2期127-132,共6页
利用MAC(marker and cell)法直接数值求解连续方程和N-S方程.为模拟不规则波长时段连续造波及消除波浪遇结构物后形成的二次反射,采用了源造波法.对开敞边界,采用了海绵阻尼消波和Sommerfeld条件相结合的处理方式.
关键词 MAC法 不规则波浪数值水槽 源造波法 阻尼消波 结构物
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三维海洋内孤立波数值水槽造波研究 被引量:5
4
作者 关晖 苏晓冰 田俊杰 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第B04期60-64,89,共6页
海洋内孤立波因其分布广泛和携带巨大能量,对于潜艇安全航行影响很大。本文采用有限体积自适应半结构多重网格法求解Navier-Stokes方程,并用VOF方法追踪两层流体界面,应用双推板造波法进行内孤立波数值造波,建立了两层流体中的内孤立波... 海洋内孤立波因其分布广泛和携带巨大能量,对于潜艇安全航行影响很大。本文采用有限体积自适应半结构多重网格法求解Navier-Stokes方程,并用VOF方法追踪两层流体界面,应用双推板造波法进行内孤立波数值造波,建立了两层流体中的内孤立波数值水槽。数值模拟结果证实了该数值水槽数值造波的有效性和可靠性,为后续研究打下了基础。 展开更多
关键词 内孤立波 潜艇 数值水槽 有限体积自适应半结构多重网格法
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基于FLUENT的海洋内孤立波数值水槽模拟 被引量:9
5
作者 陈钰 朱良生 《海洋技术》 北大核心 2009年第4期72-75,100,共5页
基于FLUENT商业软件及其二次开发功能,在标准κ-ε湍流模型下,采用VOF方法追踪两层流体内界面,通过给定入口速度和水位的设置造波边界法,建立了可有效模拟弱非线性内孤立波的分层流数值水槽,并与仿物理的双板造波方法进行了比较。采用... 基于FLUENT商业软件及其二次开发功能,在标准κ-ε湍流模型下,采用VOF方法追踪两层流体内界面,通过给定入口速度和水位的设置造波边界法,建立了可有效模拟弱非线性内孤立波的分层流数值水槽,并与仿物理的双板造波方法进行了比较。采用设置边界法所造的波形与理论值符合较好,这为数值分析内孤立波与海洋结构物相互作用问题提供了一条更加有效的途径。 展开更多
关键词 内孤立波 数值水槽 UDF(User-Define Function) 设置造波边界法 VOF方法
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基于数值水槽的半封闭港池水体交换能力研究 被引量:3
6
作者 路川藤 俞敏杰 +1 位作者 罗小峰 白一冰 《水道港口》 2020年第3期267-274,共8页
通过数值水槽研究了半封闭式港池水体交换问题,研究表明,当防波堤为实堤时,港池口门垂直于主流运动方向时,港池内水体交换能力较强。当考虑透水防波堤时,在平行主流方向的防波堤上增加透水堤,有利于提升港池内外水体交换效率。将数值水... 通过数值水槽研究了半封闭式港池水体交换问题,研究表明,当防波堤为实堤时,港池口门垂直于主流运动方向时,港池内水体交换能力较强。当考虑透水防波堤时,在平行主流方向的防波堤上增加透水堤,有利于提升港池内外水体交换效率。将数值水槽的研究成果应用于福建某渔港建设,成果得到了较好的检验。 展开更多
关键词 半封闭港池 透水防波堤 数值水槽 CJK3D-WEM 水体交换
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闭环控制在波浪数值水槽中的应用 被引量:1
7
作者 路宽 齐连明 +2 位作者 杨宁 王花梅 韩林生 《海洋技术学报》 北大核心 2014年第1期80-83,共4页
为了解决波浪数值水槽控制端与试验区波浪数据不一致的问题,需建立波浪数据的"控制—采集—反馈—再控制"闭环控制系统。采用FLUENT的UDF编程功能,实时采集试验区波浪数据作为造波控制系统的反馈信号,通过对试验区波浪数据进... 为了解决波浪数值水槽控制端与试验区波浪数据不一致的问题,需建立波浪数据的"控制—采集—反馈—再控制"闭环控制系统。采用FLUENT的UDF编程功能,实时采集试验区波浪数据作为造波控制系统的反馈信号,通过对试验区波浪数据进行谱分析,并与目标谱进行比较,进而修改控制系统的传递函数,实现了波浪数值水槽的闭环控制。大量的不规则造波实例表明,该闭环控制方法不仅可以修正波浪控制端与试验区的误差,且具有较好的稳定性。闭环控制的实现显著提高了系统的造波质量与品质,具有较好的应用前景。 展开更多
关键词 波浪数值水槽 闭环控制 系统传递函数
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波流混合作用的完全非线性数值水槽模型 被引量:9
8
作者 宁德志 陈丽芬 田宏光 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期1450-1455,共6页
针对海洋环境的波流混合作用问题,本文利用时域高阶边界元方法建立模拟波流混合作用的完全非线性数值水槽模型,其中自由水面满足完全非线性自由水面条件.采用混合欧拉-拉格朗日方法追踪流体瞬时水面,运用四阶Runga-Kutta方法更新下一时... 针对海洋环境的波流混合作用问题,本文利用时域高阶边界元方法建立模拟波流混合作用的完全非线性数值水槽模型,其中自由水面满足完全非线性自由水面条件.采用混合欧拉-拉格朗日方法追踪流体瞬时水面,运用四阶Runga-Kutta方法更新下一时间步的波面和速度势.为了避免由于网格运动变形而引起数值不稳定问题,在每一时间步内对网格进行重新划分,通过采用二次形状函数计算新网格的物理量和几何量.与原Boussinesq模型结果对比吻合很好,验证了本模型的准确性.进一步研究了水流作用下波面的变化及水流对波浪非线性的影响,逆流使波浪非线性进一步增强,而顺流使波浪非线性减弱. 展开更多
关键词 数值波浪水槽 时域高阶边界元 完全非线性 波流作用 混合欧拉-拉格朗日方法
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基于滤波器方法主动吸收式数值水槽研究 被引量:1
9
作者 刘宣 白志刚 +1 位作者 余海涛 高树军 《水道港口》 2021年第6期701-708,共8页
基于开源程序OpenFOAM,采用动边界法进行造波,通过求解N-S方程建立二维粘性数值波浪水槽。针对二次反射波,采用频域滤波器方法进行吸收,综合考虑理论传递函数及实际造波需要,确定了目标水深下合适的滤波器参数。通过固定位置输出动边界... 基于开源程序OpenFOAM,采用动边界法进行造波,通过求解N-S方程建立二维粘性数值波浪水槽。针对二次反射波,采用频域滤波器方法进行吸收,综合考虑理论传递函数及实际造波需要,确定了目标水深下合适的滤波器参数。通过固定位置输出动边界开发了主动吸收式造波边界,以造波板上理论波面和实测波面为输入信号,根据差分方程得到造波板位移,控制边界运动吸收二次反射波。对比分析不同周期下规则波和不规则波的造波质量,证明了频域滤波器法主动吸收的正确性和可靠性,为此方法在实际物理模型实验中应用提供了理论依据。 展开更多
关键词 OPENFOAM 动边界 频域滤波器 主动吸收 数值水槽
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二维潮流数值水槽的桩群数值模拟 被引量:33
10
作者 唐士芳 《中国港湾建设》 北大核心 2002年第3期14-16,21,共4页
为了研究二维潮流数值模拟中桩基的影响 ,导出了二维潮流桩基数模控制方程组 ,建立了桩基的二维潮流数值水槽 ,利用物模试验得出的桩基摩阻系数和桩基附加糙率 ,并经水深修正后 ,对洋山港一期工程桩基码头的潮流情况进行了模拟计算 ,数... 为了研究二维潮流数值模拟中桩基的影响 ,导出了二维潮流桩基数模控制方程组 ,建立了桩基的二维潮流数值水槽 ,利用物模试验得出的桩基摩阻系数和桩基附加糙率 ,并经水深修正后 ,对洋山港一期工程桩基码头的潮流情况进行了模拟计算 ,数值模拟结果与水槽试验结果非常一致。为桩基二维潮流数值模拟技术提供了应用基础和可操作方法。 展开更多
关键词 二维潮流数值水槽 桩群 二维潮流数值模拟 桩基 码头 洋山港 摩阻系数 附加糙率
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数值水槽模拟波浪运动及合理性研究 被引量:3
11
作者 杨彤麟 罗浩 +2 位作者 晏亮 甘贤备 郭辉 《水利规划与设计》 2021年第12期156-159,163,共5页
针对波浪模拟研究日益受到关注的趋势,文章首先从波浪理论方面介绍线性波、斯托克斯波,椭圆余弦波及孤立波,其次系统地总结了目前数值模拟波浪研究主要采用的造波及消波方法。通过fluent软件计算发现Stokes波的波峰比线性波的波峰更陡,... 针对波浪模拟研究日益受到关注的趋势,文章首先从波浪理论方面介绍线性波、斯托克斯波,椭圆余弦波及孤立波,其次系统地总结了目前数值模拟波浪研究主要采用的造波及消波方法。通过fluent软件计算发现Stokes波的波峰比线性波的波峰更陡,其波谷较线性波更平坦,然后采用Stokes波浪理论,速度入口造波方法及动量消波方法,建立一个有斜拉桥桥塔的数值水槽,得到了6.4m波高波浪数值解,并且与理论解进行了对比,验证了数值水槽模拟波浪的合理性。 展开更多
关键词 波浪理论 数值水槽 造波方法 消波方法
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数值水槽内的阻尼消波和波浪变形计算 被引量:15
12
作者 孙大鹏 李玉成 《海洋工程》 CSCD 2000年第2期46-50,共5页
采用时域内对波面运动位置追踪的边界元方法 ,建立了一种非线性波浪变形计算的三维数值模式 ,并借助 Spongelayer阻尼消波和 Somm erfeld放射条件相匹配的处理方式 ,开发了一条三维非线性波的数值造波水槽 ,进而对水槽内的Stokes波进行... 采用时域内对波面运动位置追踪的边界元方法 ,建立了一种非线性波浪变形计算的三维数值模式 ,并借助 Spongelayer阻尼消波和 Somm erfeld放射条件相匹配的处理方式 ,开发了一条三维非线性波的数值造波水槽 ,进而对水槽内的Stokes波进行了波浪变形计算。 展开更多
关键词 数值造波水槽 阻尼消波 边界元
全文增补中
三维数值波浪水槽及其数值模拟验证
13
作者 龙俞辰 印宇轩 《水运工程》 2024年第8期6-9,16,共5页
波浪水槽能够模拟波浪的产生、传播以及与结构物的相互作用,提供直观、可靠的数据支持。随着计算机技术和数值方法的快速发展,三维数值波浪水槽逐渐成为港口工程领域的研究热点。利用数值模拟软件FLUENT生成三维数值波浪水槽,并结合ANSY... 波浪水槽能够模拟波浪的产生、传播以及与结构物的相互作用,提供直观、可靠的数据支持。随着计算机技术和数值方法的快速发展,三维数值波浪水槽逐渐成为港口工程领域的研究热点。利用数值模拟软件FLUENT生成三维数值波浪水槽,并结合ANSYS-FSI模块建立三维有限元与有限体积元耦合模型,可以精确模拟波浪作用于斜坡堤等结构上的整个过程。为验证数值模型的准确性,以在波浪作用下斜坡堤顶胸墙的稳定性为例,比较数值模型与理论公式的计算结果。结果表明,数值模型与理论公式的计算结果基本一致,此三维数值波浪水槽模型可靠。在实际工程应用中,可以利用此数值波浪水槽进行方案比选,提升工作效率,同时与物理模型试验结合,共同为港口工程的设计、施工提供有力支持。 展开更多
关键词 FLUENT 三维数值波浪水槽 胸墙
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随机风-浪联合传播数值模拟及分析
14
作者 邓年春 张志豪 +2 位作者 韦承勋 余松泽 王文静 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第21期9141-9151,共11页
海洋风、浪往往同时传播,同步传播过程中风、浪之间具有显著的相互耦合作用。针对海洋脉动风和随机波浪同步传播的数值仿真需求,基于程序开发平台MATLAB和计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)软件平台Fluent,提出了一种... 海洋风、浪往往同时传播,同步传播过程中风、浪之间具有显著的相互耦合作用。针对海洋脉动风和随机波浪同步传播的数值仿真需求,基于程序开发平台MATLAB和计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)软件平台Fluent,提出了一种随机风场和随机波浪联合传播数值模拟方法,基于该数值方法构建了随机风-浪联合传播数值水槽,并对该数值水槽单独随机风、单独随机波浪以及随机风-浪联合传播的数值模拟效果进行了试算和验证分析。结果显示该水槽数值模拟脉动风速与对应理论计算风速相吻合,水槽数值模拟随机波浪与对应理论计算随机波浪相吻合,水槽风-浪联合数值模拟显示了风、浪之间显著耦合作用效应。建立的随机风-浪联合数值水槽在随机风和随机波浪同步传播的数值仿真上具备可靠性及可应用性。研究内容为海上风、浪环境要素耦合效应研究及海洋工程结构风-浪联合作用相关研究提供了平台基础。 展开更多
关键词 脉动风 随机波浪 风-浪联合 数值水槽 耦合作用
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基于二阶规则波模拟的数值波浪水槽优化 被引量:2
15
作者 曾诚 尹雨然 +3 位作者 周婕 邱斐 白一墨 王玲玲 《河海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期33-40,共8页
基于CFD开源软件包OpenFOAM,建立了基于Navier-Stokes方程的二维数值波浪水槽模型。模型采用体积函数(VOF)法捕捉自由水面,采用k-ω SST紊流模型封闭控制方程。针对不同波陡(i=0.01~0.06)的Stokes二阶波,分别采用速度边界法或推板造波... 基于CFD开源软件包OpenFOAM,建立了基于Navier-Stokes方程的二维数值波浪水槽模型。模型采用体积函数(VOF)法捕捉自由水面,采用k-ω SST紊流模型封闭控制方程。针对不同波陡(i=0.01~0.06)的Stokes二阶波,分别采用速度边界法或推板造波法进行造波,采用阻尼消波法、辐射边界法或松弛区域法进行消波;通过对不同造波和消波方法组合方式计算结果的比较,分析了数值波浪水槽在不同波陡工况下的消波效果和造波效果。模拟结果表明:对于小波陡(i=0.01~0.03)工况,采用速度边界造波和松弛区域法消波的组合方式具有较高的模拟精度;对于大波陡(i=0.04~0.06)工况,采用推板造波法造波和基于平方形式阻尼函数的阻尼消波法消波的组合方式具有较高的模拟精度。 展开更多
关键词 数值波浪水槽 Stokes二阶波 阻尼消波 波陡 OPENFOAM
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基于FLOW-3D的三维数值波流水槽的构建及应用研究 被引量:10
16
作者 侯勇俊 熊烈 +1 位作者 何环庆 杨晖 《海洋科学》 CAS CSCD 北大核心 2015年第9期111-116,共6页
为获得具有自由液面的三维波流水槽,基于FLOW-3D有限差分程序,选用RNG?-?紊流模型,基于线性波速度入口法造波,采用VOF方法对自由液面进行追踪。构建具有自由液面的三维波流联合作用数值水槽,对比压力出流边界与Sammerfeld辐射边界发现,... 为获得具有自由液面的三维波流水槽,基于FLOW-3D有限差分程序,选用RNG?-?紊流模型,基于线性波速度入口法造波,采用VOF方法对自由液面进行追踪。构建具有自由液面的三维波流联合作用数值水槽,对比压力出流边界与Sammerfeld辐射边界发现,在波流水槽内采用压力出流边界能够保持流体体积守恒,波形稳定;加入的孔隙结构,不仅能保证良好的消波效果,而且流体能够顺利通过,对消除反射波影响效果良好;与实验结果对比发现,垂向时均流速与实验数据拟合较好。波流场中桩柱前形成明显下潜水流及漩涡,是形成局部冲刷主要原因。本文所构建的波流数值模型波形稳定、具有良好的波流特性,能较好反应波浪与水流之间的相互作用,可进一步模拟波流场与结构物之间的相互作用或波流作用下泥沙冲刷等研究。 展开更多
关键词 三维数值水槽 FLOW-3D 波流联合作用 孔隙消波
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数值二维随机波浪水槽的建立和应用 被引量:7
17
作者 李本霞 俞聿修 张宁川 《海洋通报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第5期1-9,共9页
利用域内源造波和边界海绵层吸波的思想,建立了基于势波理论的具有良好适应性的二维随机波浪数值水槽。垂向采用σ-坐标变换,将随时间变化的不规则物理域变为不随时间变化的规则计算域,有利于不规则自由表面条件和底面条件的“严格”满... 利用域内源造波和边界海绵层吸波的思想,建立了基于势波理论的具有良好适应性的二维随机波浪数值水槽。垂向采用σ-坐标变换,将随时间变化的不规则物理域变为不随时间变化的规则计算域,有利于不规则自由表面条件和底面条件的“严格”满足。数值试验表明,本数值模型可连续地产生理想的规则波和随机波而不受建筑物产生的反射波的影响,计算所得直立堤上的随机波浪力与试验结果吻合较好。 展开更多
关键词 随机波浪 数值水槽 源造波法 海绵层 σ-坐标变换 势波理论
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波浪水槽的数值建模与计算分析 被引量:1
18
作者 朱峰 朱卫华 +3 位作者 颜君来 方博 朱晓茜 胡文剑 《科学技术与工程》 北大核心 2012年第21期5374-5378,共5页
近年来,随着海岸工程的发展,数值水槽在相应科学研究中的地位越发地突出,并且成为了流体动力学研究的热点之一。基于流体力学的基本方程Navier Stokes(N-S)方程,早期采用VOF(Finite of Method)以及FVM(Finite Volume Meth-od)方法对求... 近年来,随着海岸工程的发展,数值水槽在相应科学研究中的地位越发地突出,并且成为了流体动力学研究的热点之一。基于流体力学的基本方程Navier Stokes(N-S)方程,早期采用VOF(Finite of Method)以及FVM(Finite Volume Meth-od)方法对求解区域进行离散与计算。但是随着计算规模的不断增加,上述方法的数据存储量及计算方程数目呈现非线性增长,已经难以满足工程需求。近年发展起来的ALE算法与SPH算法已经趋于成熟并以其计算的快速与高精度迎合工程需求。以ALE算法为例模拟二维的数值水槽,并将计算记录结果与非线性二阶Stokes波对比。对比证明ALE算法与理论解相一致。 展开更多
关键词 数值水槽 N—S方程组 ALE算法 二阶Stokes波
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基于FLUENT二次开发的数值波浪水槽 被引量:6
19
作者 杨锦凌 孙大鹏 《中国水运(下半月)》 2012年第5期59-61,共3页
文中基于FLUENT[1]平台,采用VOF法和RNG k-湍流模型,由连续性方程和动量方程推导出源函数,利用软件的二次开发为数值波浪水槽添加造波、消波模块,在模拟水槽造波的基础上,分别验证了水槽末端以及造波端消波的有效性,通过与以往造波、消... 文中基于FLUENT[1]平台,采用VOF法和RNG k-湍流模型,由连续性方程和动量方程推导出源函数,利用软件的二次开发为数值波浪水槽添加造波、消波模块,在模拟水槽造波的基础上,分别验证了水槽末端以及造波端消波的有效性,通过与以往造波、消波方法相对比,表明本文基于FLUENT软件建立的造波、消波功能的数值波浪水槽具有高效性和精确性,为波浪与建筑物作用的后续研究工作奠定了基础。 展开更多
关键词 FLUENT 源函数 二次开发 数值水槽
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砾石单元法与SPH耦合模型在数值波浪水槽中的应用研究
20
作者 李彦卿 别社安 +1 位作者 李大鸣 王鑫 《海洋科学》 CAS 北大核心 2020年第9期100-111,共12页
为研究以流体粒子描述波浪运动,以固体单元描述砾石运动的两相介质大变形运动,在港口、海岸工程科学研究中具有重要意义。本文提出砾石单元法(GEM),介绍了光滑粒子动力学方法(SPH)和GEM的基本原理,阐述了GEM与离散单元法(DEM)的异同之处... 为研究以流体粒子描述波浪运动,以固体单元描述砾石运动的两相介质大变形运动,在港口、海岸工程科学研究中具有重要意义。本文提出砾石单元法(GEM),介绍了光滑粒子动力学方法(SPH)和GEM的基本原理,阐述了GEM与离散单元法(DEM)的异同之处,说明了采用SPH方法与GEM构建波浪砾石耦合运动数学模型的方法和过程。应用SPH方法建立数值波浪水槽,用GEM模拟波浪作用下堆积砾石的滚落、坍塌变形,构建了SPH方法与GEM耦合数学模型。模拟了水槽造波和波浪生成过程和波浪作用下砾石的滚落、坍塌变形,并与物理模型试验成果进行了比较,结果基本吻合。本文提出的GEM法具有模拟单相堆积砾石运动和堆积砾石与流体粒子耦合多相介质运动的功能,是对DEM法的补充和改善。本文提出的堆积力学球概念和拟序排列求解方法是砾石单元法的重要组成部分。 展开更多
关键词 光滑粒子动力学方法 砾石单元法 离散单元法 波浪数值水槽
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