一、Development of A Fully Nonlinear Numerical Wave Tank（论文文献综述）
谢健健[1]（2021）在《双向波的非线性相互作用研究》文中进行了进一步梳理双向波,又称交叉波,是指传播方向不同的两个波列相遇并相互作用。当涌浪传至由局部风暴产生的风浪区、当传播方向不同的两列涌浪相遇或当风向发生急速转变时均会形成双向波。双向波海况不仅会对航行船舶和海洋结构物的安全构成隐患,还是畸形波的主要生成机理之一。因此,双向波的研究具有非常重要的现实工程意义和理论研究价值。目前,虽然已经建立了双向规则波的非共振和共振理论,但这些理论不仅有其本身局限性,而且只保留至三阶非线性。此外,当共振发生时,波浪形态和流速剖面的变化尚未有讨论。已有双向随机波的研究则更侧重于统计特性分析,而其内在演化机制、流场变化等尚不明确。为使这些问题更加清晰,则要对双向波做更细致化、更基础性的研究。本文的主要工作是采用全非线性的非静压数值模型和物理模型实验分别对双向规则波和双向聚焦波的非线性演化特性进行研究。首先,采用数值方法模拟了双向规则波的近似共振作用,并对不同方向夹角下的近似共振强度进行分析。结果表明,当方向夹角大于共振角度时,近似共振强度随方向夹角的增加而迅速减弱;当方向夹角小于共振角度时,近似共振强度随方向夹角的减小而缓慢变弱。因此,当方向夹角接近或小于共振角度时,双向规则波的近似共振作用较强;当方向夹角较大于共振角度时,该作用较弱。其次,采用数值方法模拟了双向规则波的准确共振作用,并分别对较小初始波陡（ε=0.03、0.05）和中等初始波陡（ε=0.08、0.1）下的共振波演化、波浪形态和流速剖面进行对比和分析。结果表明,当初始波陡增至中等时,三阶共振理论所适用的传播距离随初始波陡的增加而减小,否则将高估共振波的增长;造波板附近的波浪形态是均匀一致的,但随着传播距离的增加,波峰逐渐发生弯曲甚至分裂,而波峰的弯曲和分裂程度随初始波陡的增加以及共振波传播距离的增大而增强,波谷情况类似;最大波峰处的水平速度分量随传播距离的增加而显着增大,尤其是速度分量u,这与共振波的传播方向有关。再次,通过物理模型实验研究了双向规则波的共振作用,其中共振波的最大相对传播距离为kd=396.9（波数和传播距离的乘积）。结果表明,即使准确满足线性共振条件,随着初始波陡增加,共振波的波幅不再沿其传播方向保持线性增长,而是先增长后减小、甚至是周期性变化;其变化周期随初始波陡的增加而减小,但其最大增长幅值并不始终随初始波陡的增加而增大。同时,初始波与共振波之间出现周期性的能量交换。通过减小两列初始波的方向夹角,本实验还研究了多组近似共振工况。在初始波陡相同的情况下,波数失谐项的绝对值越大,即越偏离准确共振条件,共振波的最大增长幅值越小,其幅值的变化周期越短。最后,采用数值方法模拟了双向聚焦波的非线性传播演化,并依次对双向宽谱聚焦波、双向窄谱聚焦波、不同方向夹角下的双向窄谱聚焦波和双向不同聚焦波的非线性演化特性进行分析。结果表明,对聚焦位置和聚焦时间的下移现象,双向窄谱聚焦波的偏移量明显大于双向宽谱聚焦波,但二者均小于单向聚焦波的偏移量;方向夹角不仅影响聚焦过程中能量传递的强度,还影响散焦过程中能量传递的规律;对非线性较强的双向聚焦波,共振作用会引起波浪形态发生显着变化,如新增“侧波”结构的演化、波峰的弯曲和分裂。
张昊宸[2]（2021）在《多向不规则波与群桩作用的研究》文中研究表明群桩是一种主要的海上建筑物基础结构形式。群桩中桩之间的相互影响会使得不同桩上的波浪力产生差异,人们通常以群桩系数来描述这种差异。相关规范中给出了基于单向波作用下三桩并列和串列群桩的群桩系数。而事实上,群桩结构往往是由多桩组成的,同时海浪是多向的不规则波浪,波浪的方向分布对于波浪与海洋工程建筑物的作用具有重要的影响,因此,探究多向不规则波作用下多桩群桩结构的波浪力特性,不仅具有重要的理论价值,而且可以满足目前相关工程结构设计的需要。本文针对多向不规则波对多桩组成的单排并列、单排串列、双排并列和方形布置四种群桩结构的作用进行了物理模型试研究,系统地分析了群桩波浪力特性和群桩效应。结果发现,当群桩中桩柱个数较多时,相对桩径D/L1/3对于群桩受力具有较大影响。综合考虑KC1/3数和相对桩径D/L1/3的影响,提出了一个新的参数KCLD1/3=KC1/3 ×L1/3/D。结果表明,利用KCLD1/3数来描述群桩系数的变化要优于KC1/3数,可以作为描述多桩组成的群桩结构群桩效应变化的参数。针对不同群桩所受的波浪力,首先对其统计特征和概率分布特征进行了分析。结果表明,当KCLD1/3数为0～1200时,随着KCLD1/3数的增大,单排并列群桩的正向力群桩系数增大,横向力群桩系数先增大后减小;单排串列布置群桩结构中最后一根桩的正向力的群桩系数最大;双排并列和方形布置群桩波浪力特性中包含了并列和串列群桩的特性,多排群桩的群桩系数要小于单独并列布置时的群桩系数;KCLD1/3数较大时,在方向分布宽度σθ=12.73°～24.98°的范围内,多向波作用下的桩柱正向力会大于单向波作用时对应桩柱的正向力。对于横向力而言,随着方向分布范围变宽,桩柱横向力逐渐增大,并给出了不同群桩结构中桩柱波浪力在考虑波浪方向分布影响时的系数。统计结果进一步表明,威布尔分布形式可以较好地描述群桩波浪力的概率分布,随着KCLD1/3数的增大,较大正向力和横向力发生的概率增大。而方向分布对横向力概率分布的影响要大于对正向力概率分布的影响。其次,对于群桩波浪力的频域特性进行了分析研究。结果表明,群桩中桩柱和孤立单桩的正向力谱型均为单峰谱,谱峰频率与波浪谱峰频率一致;随着方向分布的变宽,横向力谱高频部分“能量”减小,峰频处“能量”增多;串列布置时,正向力谱的高频成分要大于并列布置时的结果,尾桩的正向力高频成分要多于其它桩。最后,利用Fluent求解Navier-Stokes方程,采用动边界模拟推板造波运动,建立了基于二阶造波理论的数值水槽,并扩展建立了可以模拟多向不规则波的数值水池。在此基础上,进一步建立波浪与群桩结构作用的数值模型,进行了规则波与并列、串列和方形布置群桩作用以及多向不规则波与并列群桩作用的数值模拟研究。对群桩波浪力分布特征及其产生机理进行分析。分析结果表明,当并列布置群桩正向力达到峰值时,边桩后部的内侧和外侧速度分布不对称,出现等压线偏折现象,而且越靠近内侧的桩,这种压力偏折现象越弱,揭示了造成边桩正向力小的原因;单向波与串列群桩作用时,最后的尾桩后侧压力没有增大的现象。由于后面没有其它桩,尾桩附近流速可以进一步增大,使得桩柱附近静压降低,进一步的增大了正向力方向上的压差,揭示了串列群桩最后桩柱正向力最大的机理;多向波与并列群桩作用时,由于波浪方向分布的影响,形成了与单向波作用时不同的流场结构,流体通过两桩之间的间隙时的加速效应较弱,桩两侧的速度差相对较小,不同方向波浪产生的波浪力在横向力方向上的分量是构成横向力的主要组成成分,解释了多向不规则波横向力频率降低的原因。
罗丽[3]（2021）在《基于Boussinesq方程有限元模型多向波破碎及入射边界波浪模拟方法的研究》文中认为近岸波浪传播规律及其时空分布特性的研究对近海生产作业和近岸工程设计至关重要。实际的近岸地形较复杂,波浪是空间非均匀的多向不规则波,而且传至近岸的波浪往往因为水深变浅而产生破碎。因此建立可以有效模拟近岸多向波浪破碎和考虑空间非均匀波浪入射的数值计算模型,对于开展近岸波浪特性以及波浪对于建筑物作用的研究具有重要的意义。Boussinesq方程是描述近岸波浪传播运动较好的数学模型,但是由于方程基于势流假定,不能直接模拟由于波浪破碎引起的湍流运动以及波浪破碎诱发的能量衰减等现象。为了建立更有效的数值计算模型,本文基于在Beji和Nadaoka改进的Boussinesq方程的动量方程中引入描述波浪破碎和底摩擦能量损失的耗散项,并采用非结构线性三角形网格的有限元方法对方程进行离散,建立了可以模拟波浪破碎和底摩擦的数值计算模型。考虑实际的波浪一般是斜向入射或多向的不规则波,本文首先基于建立的数值模型,对正向、斜向入射的规则和不规则波以及多向不规则波在坡度为1:5的较陡斜坡地形上的传播进行了数值模拟计算,并与相应的物理模型实验结果进行了对比分析。数值模拟所得波高沿程变化、波浪频谱及方向分布等参数结果与物模结果的一致性,验证了本文建立的数值模型对斜向和多向不规则波在较陡坡度地形上传播、破碎模拟的有效性。同时,模拟结果表明,波浪的初始破碎参数ηt（I）是影响波浪在斜坡地形上传播和破碎模拟结果的主要因素,且正向、斜向和多向波入射时的初始波浪破碎参数ηt（I）的最佳取值不同,并建议分别取为ηt（I）=0.55（?）、ηt（I）=0.65（?）和ηt（I）=0.75（?）。此外,随着近岸问题研究的深入和试验技术要求的提高,对实际波浪传播模拟时,不仅需要在某一特定区域产生的波浪满足统计特征要求,还要要求模拟的波浪与给定的波浪时间过程一致,即对波浪进行确定性模拟。本文根据已知区域给定的波浪波动过程,基于波浪单叠加模型,建立了两种波浪确定性模拟方法,即EEED（Equal-Energy-in-Each-Division）方法和PTPD（Phase-Time-Path-Difference）方法。分别针对由理论模拟和采用本文数值模型模拟的具有不同方向分布宽度和有效波陡Hs/Ls（其中Hs和Ls分别为有效波高和有效波长）的多向不规则波进行了确定性模拟,并进一步将两种方法扩展,建立了基于给定某一区域波浪时间过程计算数值模型入射边界波浪条件的方法,从而实现了多向不规则波在数值水池中的确定性模拟,即在水池内特定区域,重现给定的波浪波动过程。确定性模拟的波列和给定波列的一致性,验证了所建立的两种方法的有效性。同时结果表明,确定性模拟的波列和给定波列的定量误差Er随着模拟空间范围rr/Ls的增大而增大;波浪方向分布宽度对于多向不规则波确定性波浪过程模拟的影响较大;若采用PTPD方法时,计算组成波方向角的浪高仪间距R应不大于0.12Ls,采用PTPD方法时的波浪确定性模拟结果略优于采用EEED方法时的结果。当浪高仪间距R较大时,可采用EEED方法。同时,在进行近岸波浪传播的数值模拟研究时,模型入射边界的波浪在空间上一般是不均匀的,为了考虑这种不均匀性对于数值模拟波浪的影响,本文基于上述波浪确定性模拟的EEED方法和PTPD方法,首先针对同步给定入射边界一定空间上的波浪时间过程,采用波浪单叠加模型,建立了入射边界空间非均匀波浪模拟的Inhomog-Bound-EEED方法和Inhomog-Bound-PTPD方法,并根据防波堤理论绕射模型计算的绕射区域非均匀波浪场的时间过程,采用建立的方法模拟了本文Boussinesq方程数值模型的入射波浪,进行了波浪的传播模拟计算,通过与理论绕射模型计算结果的对比,验证了所建立的计算方法的有效性。进一步,对于不能给定空间上同步地实际波浪波动过程的非均匀波浪场,基于给定的一定空间上非均匀分布的方向谱信息,采用波浪频率-方向对应的双叠加模型,建立了波浪非均匀入射边界模拟的Inhomog-Bound-DSFD（DSFD:Directional-spectrum-single-frequency-per-direction）方法,即方向谱-频率-方向对应方法,采用该方法实现了理论绕射模型和SWAN模型（均只提供方向谱信息）与本文基于Boussinesq方程的数值模型的耦合计算,数值模拟计算的波浪场内的有效波高及方向分布的空间分布与理论绕射模型和SWAN模型计算的结果一致,验证了所建立的基于不均匀空间分布的方向谱信息进行非均匀入射边界波浪模拟方法的有效性。本文所建立的数值计算模型,可以模拟近岸多向不规则波浪破碎引起的能量损失、可在数值水池内确定性模拟给定的波浪过程、可考虑入射边界空间上波浪分布的不均匀性,为有效地进行近岸波浪传播的模拟研究提供了技术基础。
李宗志[4]（2020）在《钢筋桁架楼承板设计与施工的研究》文中进行了进一步梳理近年来我国经济发展迅猛、城市化发展进程加快,越来越多的人为了提高自己的生活质量而涌入城市。城市房地产开发建设以及农村城市改造项目等,都对住房产生了大量的需求。为了顺应城市化进程的发展,满足老百姓对于住房的需要,缩短建筑施工工期和节约施工成本的建筑工艺已然成为一种迫切的需要。传统现浇板结构的施工方法经过多年发展施工工艺已经非常成熟,要缩短施工工期、节约施工成本就要对传统的施工技术进行本质的革新。钢筋桁架楼承板在这样的社会需求下应运而生。钢筋桁架楼承板是近几年新兴的一种楼板组合形式,相比传统现浇板而言,它具有造价低廉、施工便捷和施工周期短等优点,在国内的建筑市场已逐渐得到普及。因此项施工工艺属于新兴工艺,社会普及程度不够高,对这种楼板的认识还是与普通钢筋混凝土一样,并对模板自身的安全性和优化设计方面存在一些质疑,这对钢筋桁架楼承板的进一步推广应用产生阻碍。为研究钢筋桁架混凝土楼板的整体性能,对钢筋桁架楼承板进一步优化设计、减少预算成本,本文利用有限元软件ANSYS15.0对钢筋桁架楼承板进行模拟分析,分析加入横向钢筋的钢筋桁架模板的整体性以及横向钢筋的具体作用,以此进行下一步优化设计。借鉴工程力学、混凝土结构设计原理等土木学科进行关于钢筋桁架模板稳定性、刚度、挠度等参数的计算,证明模板自身结构合理。结合有限元分析模拟来验证理论计算和数值模拟的准确性,同时突出数值模拟分析的便捷、高效。通过有限元ANSYS15.0软件分析加入横向钢筋的钢筋桁架模板,同未加入横向钢筋的钢筋桁架模板分析结果进行对比总结,总结出横向钢筋的作用,并以此进行模板的整体优化研究。本文对此施工工艺的研究有如下几个方面:（1）在施工阶段不考虑镀锌钢板的前提下,推导添加有横向钢筋的钢筋桁架模板刚度公式;（2）在钢筋桁架模板的基础上添加横向钢筋并浇筑混凝土凝结后形成双向板,以此为模型利用有限元软件优化上部钢筋,即横向钢筋及上弦钢筋。（3）研究钢筋桁架楼承板最大使用跨度计算公式,并进行模板最大使用跨度的优化设计分析。（4）将传统现浇板与钢筋桁架楼承板进行经济性分析。本文的研究结论如下:（1）施工阶段的抗弯刚度公式的推导是利用材料力学中的形心公式、平行移轴公式推出惯性矩,最终得到模板的刚度公式。但此公式仅仅局限于理论推导,具体的工程应用尚需进一步验证。（2）优化后的结果显示横向钢筋的加入对于钢筋桁架楼承板的总体影响比较小,由此在实际的工程当中,钢筋桁架可按照规范中的钢筋桁架模型施工。为考虑混凝土的整体性,可以采用较小横向钢筋的直径,建议采用规范规定的构造钢筋最小值Φ6@200即可。（3）在对选取的钢筋桁架模板进行计算后得出,在保证钢筋桁架安全性与适用性的基础上,优化后的最大跨度均有较大提高,优化后的结果提高了钢筋桁架模板的使用限制、减少了搭设外部支撑的工作量,节省工程预算。（4）计算后的钢筋桁架楼承板虽计算跨度增加,价格相比传统现浇板优势依然有优势。在相同造价的条件下,优化后的钢筋桁架楼承板可以适用于更大跨度的结构形式。文中最后通过具体的工程实例来还原钢筋桁架楼承板的具体施工过程,对优化后的结论进行推广应用。同时,也对推广后的工程实例进行了介绍。
胡晓庆[5]（2019）在《含有坞舱的船舶水动力性能分析》文中研究表明近年来,我国在南海岛礁的开发建设力度不断加大,然而对于没有港口大型船舶无法靠岸的岛礁/岛屿,为了便于人员和物资的投送,一类在船尾部建有可浸湿坞舱的船舶成为联通海岸与供给船舶的可行方式,这里的小型运输船能够在坞舱进水后直接驶入/驶出。当尾坞门打开船舶进出时,流体的非线性作用可能会变得更为显着,如坞舱内外流场及船舶运动的耦合、坞舱内流体晃荡共振效应,此时会在坞舱内部产生往往超过常规运动的现象,进而影响坞舱内小型船舶的正常进出。因次,本文有必要针对含坞舱船舶的水动力性能进行研究,为类似问题分析提供参考。本文较为系统地回顾和总结了含坞舱船舶水动力性能所涉及到的国内外研究现状,然后基于CFD（Computational Fluid Dynamics）方法建立船舶性能分析数值水池,探讨含坞舱船舶的水动力性能。具体工作内容如下:（1）建立三维高精度数值波浪水池,考虑网格和时间步长的影响并进行相应收敛性分析,最终确定合适的网格模型和时间步长,并将数值模拟结果与理论值进行对比,验证其准确性,为后续研究奠定基础。（2）对Wigley-Ⅲ及其改进型船模（含坞舱船舶）的波浪绕射问题进行数值模拟分析,分别计算在不同航速下和不同浪向下约束船模随外部激励所受到的力和力矩。文中将Wigley-Ⅲ模型的计算结果与试验和势流理论结果进行对比,此外还探讨了改进后含坞舱船舶在遭遇不同浪向波浪时所受的力与力矩无因次系数的变化趋势。（3）基于动网格技术,实现不同船模在迎浪和45度浪向角情况下的垂荡和纵摇运动与流场的耦合求解,并将Wigley-Ⅲ迎浪下的数值模拟结果与试验数据进行了对比,探讨了坞舱中是否含有小型浮体情况下船舶在迎浪与斜浪情况下运动趋势。（4）本文最后模拟坞舱内含有小型浮体在不同位置处的运动响应,探讨小船驶入/驶出坞舱过程的运动响应及其中的多体干扰问题,同时探讨船体的运动是否受约束对坞舱内浮体的影响。
王荣泉[6]（2019）在《岸式振荡水柱波能装置的水动力性能研究》文中提出发展可再生能源实现人类社会的可持续发展已成为当今世界共识。浩瀚的海洋拥有丰富的可再生能源,而波浪能作为海洋能的一种,其能流密度高、储量巨大,是一种优质的可再生能源。振荡水柱（OWC）波能装置由于其结构形式和机械性能简单、可靠性高等优点而成为世界上应用最广泛的波能装置。然而,关于OWC波能装置的水动力性能仍有许多问题需要进行深入、系统的研究,如波浪非线性和粘性效应对装置水动力性能的影响规律尚不明确、关于装置生存能力的研究尚为欠缺等;另外,传统的单气室OWC波能装置还存在能量转换效率低、有效频带宽度较窄等问题,装置的结构也需要进一步优化。本文主要通过数值模拟和物理模型试验相结合的方法对OWC波能装置的水动力性能展开研究和优化,以期提高OWC波能装置的能量转换效率和生存能力,主要研究内容如下:（1）建立了能模拟OWC波能装置水动力过程的完全非线性势流时域数值模型。在气室内的自由水面边界条件引入修正阻尼,等效装置前墙附近流动分离和涡旋脱落等粘性效应。采用该模型分别对单气室和双气室OWC波能装置的水动力过程进行了数值模拟,并将数值模拟结果与试验结果进行对比验证。结果表明该数值模型能准确模拟OWC装置气室内、外波面变化和气室内气体压强变化,能够准确对OWC波能装置的能量转换效率进行预报。（2）针对OWC波能装置的受力特点,引入修正阻尼和气体压强,对伯努利方程进行了修正。在通过物理模型试验数据验证后,利用修正的伯努利方程对单气室和双气室OWC波能装置受波浪荷载情况进行了模拟计算,探明了波浪要素和气室几何参数等对OWC波能装置上波浪荷载的影响规律,克服了物理模型试验只能测得有限离散点压力数据的缺点。（3）开展物理模型试验对单气室OWC波能装置的水动力性能进行了研究。系统地探讨了波浪要素、气室几何参数（气室宽度、前墙吃水、气孔直径）和海底地形对OWC波能装置能量转换效率的影响。揭示了波浪要素和气室几何参数等对OWC波能装置能量转换效率的影响规律。在此基础上,首次对岸式双气室OWC波能装置的水动力性能进行了系统的试验研究。探明了波浪要素、气室宽度比、气室墙体吃水等参数对双气室OWC波能装置水动力性能的影响规律。研究表明,相对于单气室结构,双气室结构的OWC波能装置不仅能提高OWC波能装置的能量转换效率,而且还能增大装置的有效频带宽度,为OWC波能装置的进一步优化奠定了基础。（4）采用物理模型试验和数值模拟相结合的方法,分析了波浪非线性和粘性效应对单气室OWC波能装置水动力性能的影响。研究发现:波浪非线性加强了气室外侧波浪的反射和基频波能量向高阶谐波的转移,由于高频波透射能力弱,其能量未能进入气室而降低了OWC波能装置的能量转换效率;粘性效应对装置能量转换效率的影响在装置共振频率时最为显着,因此,在共振频率下时,能量转换效率随入射波幅的增大下降得最快;粘性对OWC装置气室墙体外侧波浪力的影响大于对其内侧波浪力的影响。
童超[7]（2019）在《基于Harmonic Polynomial Cell方法的非线性数值水池研究》文中研究表明数值波浪水池作为一种数值模型,在研究波浪特性,波-波耦合,波-物耦合方面的研究具有非常重要的作用。本文基于求解拉普拉斯方程的高精度、高效率的数值方法Harmonic Polynomial Cell方法,建立了一个二维的非线性数值波浪水池,该数值水池兼备纯数值造波法和仿物理造波法,能够根据需要设置不同的造波方式。水池在自由液面的处理上采用的是浸没边界法,造波板处设置了局部重叠式滑移网格以增强移动边界对自由液面作用的准确性。为了测试数值波浪水池的性能,本文首先模拟了浅水条件下的孤立波,包括孤立波的生成,传播和相互作用。1)采用纯数值造波法,在造波边界上施加全非线性孤立波解析解,生成“完美”孤立波的波高能够达到预设值,并且波高在传播的过程中非常稳定,产生的尾迹波也较小。2)在孤立波的碰撞过程中,最大爬升波高大于两个孤立波波高的线性叠加,这种现象随着孤立波的非线性增强而变得更加明显。关于相对波高为σ=0.4的两个孤立波的对称碰撞,数值结果与实验结果进行了对比验证,结果令人满意。在此基础之上,设置了不同波高的不同工况,模拟了孤立波的对称碰撞和非对称碰撞。3)很多研究者发现关于相位差的实验和数值结果与三阶理论解相差比较大,本文就该问题建立了测量模型,解释了产生这种差异的主要原因。4)关于两个孤立波的追击问题,本文主要验证了之前工作者关于孤立波追击现象的分类,测量了不同类型的追击完成之后的相位差。在验证了数值水池模拟浅水波的精度之后,本文也模拟了有限水深和深水条件下的畸形波。通过三种不同的造波机制,即波列能量定点定时聚焦、调制不稳定的非线性自聚焦及三波列随机波生成畸形波。1)通过数值模拟发现,聚焦波在波陡较小时,主要体现的是线性性质,得到的数值结果与线性理论解能够完全吻合,随着非线性的增强,在聚焦区域的波形与线性理论解的差别逐渐增大。2)调制不稳定生成聚焦波的非线性也是随着波陡和频宽的不断增大而增强,在线性情况下能与线性解析解完全吻合,随着非线性的增强,数值曲线与线性解之间存在明显的相位差。3)随机波列生成畸形波采用的是三波列不同能量配比的方法,随机波列占据多数能量以模仿随机海况条件,另外两波列能量定点定时聚焦使畸形波的产生变得可控。在聚焦区以外的区域,波形的数值结果与线性理论解吻合很好,随着能量向设定的聚焦点汇集,线性解已经无法预测波形。
任兴月,陶军,彭伟[8]（2018）在《圆形数值波浪水池斜向和多向入射波浪模拟研究》文中指出为了研究斜向入射波浪,基于三维不可压缩两相流模型,开发了一套圆形数值波浪水池数值模型。在圆形波浪水池中,通过源项造波法成功生成了任意入射方向的波浪,并且利用人工摩擦项模拟阻尼区以数值耗散反射波浪。模型基于嵌入式多块网格体系,采用FVM法（finite volume method）离散Navier-Stokes方程,VOF法（volume of fluid）追踪自由水面。试验结果表明,斜向入射波浪的模拟结果与理论值基本一致,圆形波浪水池在模拟斜向入射波浪时,有效区域的面积较传统波浪水池显着增大,而且有效区域受波浪入射角度的影响也较小。同时,通过叠加多列斜向入射波浪,模拟出了多向交叉波列,并通过与理论结果对比,发现其具有较高的精度。
石博文[9]（2016）在《基于现实海浪谱和CFD的船舶耐波性预报》文中指出准确预报船舶在波浪中的各种动态响应,是现今国内外航海界、船舶水动力学界关注的热点和前沿课题。当前雷达测波系统是唯一船载能够实时获取船舶所在海域波浪信息,并已获得德国船级社和挪威船级社认证的设备。另一方面,和实船测试、船模水池试验、势流理论计算相比,具有独特优势的船舶计算流体力学（Ship Computational Fluid Dynamics,简称SCFD）方法在船舶耐波性领域取得了丰富成果。本文充分汲取了上述两方面的研究成果,提出了基于雷达测波的现实海浪谱和SCFD的船舶耐波性预报新模式。SCFD是CFD的一个分支,运用范畴较窄,因此本文的题目仍用“CFD”表述,以避免误解。据此,本文以装备测波雷达的海洋22号船为对象,获取了大量实测海浪数据,同时采集了该船的摇荡时历,率先采用子波时间序列——回声状态网络方法,实现了基于雷达测波信息的10小时较精确的现实海浪频谱预报。采用移动网格和滑移网格相结合的优化的SCFD模式,进行了目标船在基于Jonswap谱等普适谱和基于现实谱的船舶摇荡对比试验。结果表明：现实谱明显优于普适谱；优化的SCFD模式有较高的可信度；两者相结合的船舶耐波性预报和实测值吻合良好。本文以优化的SCFD模式,实现了船舶在中高海况下以不同航向航速航行时纵摇、垂荡和横摇三自由度耦合运动的数值模拟,给出了纵摇、垂荡和横摇运动响应谱。研究了中高海况下船舶的上浪、砰击和增阻问题,给出了这些强非线性动力效应与航向航速的关系。实现了砰击、上浪监测点处的连续监测,为砰击、上浪发生的次数和强度研究提供了定量分析的依据。船舶随浪运动的纯稳性丧失一直是船舶耐波性研究中的难点问题,也是国际海事组织（IMO）关注的课题。本文基于SCFD方法,对随浪纯稳性损失最严重的情况——‘‘骑浪”（波长等于船长,波峰位于船舯）时的稳性进行研究,对船模在静水及2种不同规则波波高中骑浪的流场进行了数值模拟,得到了船舶稳性曲线。结果表明：船舶骑浪航行时,波倾角越大,纯稳性损失越严重；骑浪航行时航速较高,船行波的影响不可忽略。研究成果为船舶随浪航行时的纯稳性损失的精确计算提供了新的途径。
郭燕青[10]（2015）在《梁式渡槽单排架支承结构破坏机理与极限承载力研究》文中研究说明渡槽是重要的输水建筑物,其安全运行直接影响到工程沿线人民的生命财产安全,确保渡槽的安全运行是非常有必要的。支承结构起着承受和传递荷载的重要作用,其承载能力关系到渡槽的安全运行,因此针对渡槽支承结构的破坏机理与极限承载力研究是非常有必要的。本论文基于模型试验与数值模拟相结合的方法开展了梁式渡槽单排架支承结构的破坏机理与极限承载力研究,主要的研究工作如下：（1）以广西乐滩水库引水灌区一期工程梁式渡槽单排架支承结构为原型,设计了单排架支承结构的模型试验方案,基于试验,揭示了结构破坏机理和极限承载力规律。根据工程实际考虑了竖向重力荷载起控制作用和水平风荷载起控制作用2种工况,按照1：3的几何相似比,设计与制作了2个钢筋混凝土单排架试验模型。采用三通道全数字电液伺服协调加载系统,在80%预估极限承载力之前,每步按10%预估极限承载力加载,在80%预估极限承载力之后,每步按5%预估极限承载力加载。（2）以模型试验结果为依据,对比研究了ANSYS钢筋混凝土非线性分析在破坏机理与极限承载力分析上的适用性,为后者的推广应用提供了科学依据。运用SOLID65单元建立了梁式渡槽单排架支承结构试验模型的整体式有限元模型,并与试验对比,计算得到的裂缝开展情况、荷载——位移曲线、荷载——应变曲线、极限承载力均与试验符合较好,说明数值模拟结果真实可靠,可用于对其他工况和真型结构进行结构分析。（3）结合数值模拟,揭示了梁式渡槽单排架支承结构极限承载力影响因素的工程规律。将极限承载力与各因素进行归一化处理后发现：工况a仅承受竖向重力荷载,在一定范围内排架高度和横向跨度的改变对排架竖向重力荷载的极限承载力几乎没有影响。混凝土受压强度对排架竖向重力荷载的极限承载力影响最大,钢筋强度其次,排架竖向重力荷载的极限承载力的增长分别为混凝土受压强度增长的0.705倍、钢筋强度增长的0.3倍。工况b在竖向重力荷载作用下,求解水平风荷载的极限承载力。排架高度对排架水平风荷载的极限承载力有较大影响,水平风荷载的极限承载力随排架高度的增长而下降,下降幅度为排架高度增长的2.58倍。在一定范围内排架横向跨度对排架水平风荷载极限承载力的影响不是太大,排架水平风荷载极限承载的波动范围为排架横向跨度增长的0.327倍。排架水平风荷载极限承载力随混凝土受压强度和钢筋强度的增长都有增长,增长幅度分别为混凝土受压强度增长的0.204倍和钢筋强度增长的0.19倍。
二、Development of A Fully Nonlinear Numerical Wave Tank（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Development of A Fully Nonlinear Numerical Wave Tank（论文提纲范文）
（1）双向波的非线性相互作用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外相关工作研究进展 |
| 1.2.1 单色双向规则波的研究 |
| 1.2.2 双色双向规则波的研究 |
| 1.2.3 双向随机波的研究 |
| 1.2.4 三阶共振理论简介 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 非静压自由表面流数值模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 控制方程 |
| 2.3 定解条件 |
| 2.4 数值方法 |
| 2.4.1 变量布置 |
| 2.4.2 数值算法 |
| 2.5 垂向贴体网格系统 |
| 2.5.1 广义贴体网格系统 |
| 2.5.2 拓展的广义贴体网格系统 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 双向规则波近似共振作用的数值模拟研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 三维数值波浪水池 |
| 3.3 数值模型验证 |
| 3.3.1 单色双向规则波 |
| 3.3.2 双色双向规则波 |
| 3.3.3 EGB系统的优越性 |
| 3.4 模拟结果与讨论 |
| 3.4.1 数值结果对比 |
| 3.4.2 数值结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 双向规则波准确共振作用的数值模拟研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 三维数值波浪水池 |
| 4.3 数值模型验证 |
| 4.4 模拟结果与讨论 |
| 4.4.1 共振波的演化 |
| 4.4.2 三维波浪形态的演化 |
| 4.4.3 流速剖面的演化 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 双向规则波共振作用的物理实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验布置 |
| 5.3 实验结果分析 |
| 5.3.1 准确共振工况 |
| 5.3.2 近似共振工况 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 双向聚焦波非线性作用的数值模拟研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 三维数值波浪水池 |
| 6.3 数值模型验证 |
| 6.4 模拟结果与讨论 |
| 6.4.1 双向宽谱聚焦波 |
| 6.4.2 双向窄谱聚焦波 |
| 6.4.3 方向夹角的影响 |
| 6.4.4 双向不同聚焦波 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 单色双向规则波的三阶理论解 |
| 附录B 双色双向规则波的三阶理论解 |
| 附录C 多向随机波的二阶理论解 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
（2）多向不规则波与群桩作用的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外相关工作研究进展 |
| 1.2.1 波浪与桩柱作用的试验研究 |
| 1.2.2 波浪与桩柱作用的数值模拟研究 |
| 1.3 目前研究中存在的问题 |
| 1.4 本文主要研究思路和论文结构 |
| 2 物理模型试验和分析方法 |
| 2.1 试验设置和数据有效性验证 |
| 2.1.1 试验布置及仪器 |
| 2.1.2 群桩模型介绍 |
| 2.1.3 试验波浪参数 |
| 2.1.4 试验数据有效性分析 |
| 2.2 分析方法 |
| 2.2.1 统计分析 |
| 2.2.2 概率分析 |
| 2.2.3 频域分析 |
| 2.3 KC_(LD1/3)数的提出 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 多向不规则波与单排并列和串列布置群桩的作用 |
| 3.1 单排并列布置群桩 |
| 3.1.1 统计特征分析 |
| 3.1.2 概率分布特征 |
| 3.1.3 频域分析 |
| 3.2 单排串列布置群桩 |
| 3.2.1 统计特征分析 |
| 3.2.2 概率分布特征 |
| 3.2.3 频域分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 多向不规则波与双排并列和方形布置群桩的作用 |
| 4.1 双排并列布置群桩 |
| 4.1.1 统计特征分析 |
| 4.1.2 概率分布特征 |
| 4.1.3 频域分析 |
| 4.2 方形布置群桩 |
| 4.2.1 统计特征分析 |
| 4.2.2 概率分布特征 |
| 4.2.3 频域分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 波浪数值水池模型 |
| 5.1 不可压缩粘性流体数值模型 |
| 5.2 基于二阶造波理论的二维波浪数值水池模型 |
| 5.2.1 二维波浪水池边界条件 |
| 5.2.2 模型验证 |
| 5.2.3 数值模拟结果的讨论 |
| 5.3 三维波浪数值水池模型 |
| 5.3.1 斜向规则波浪模拟 |
| 5.3.2 多向不规则波浪模拟 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 波浪与群桩作用的数值模拟 |
| 6.1 单向波与单桩作用的数值模拟 |
| 6.1.1 网格收敛性验证 |
| 6.1.2 单桩波浪力模拟结果 |
| 6.2 单向波与单排并列布置群桩作用的数值模拟 |
| 6.2.1 数值水池布置及与试验结果对比 |
| 6.2.2 模拟结果分析 |
| 6.3 单向波与单排串列布置群桩作用的数值模拟 |
| 6.3.1 数值水池布置及与试验结果对比 |
| 6.3.2 模拟结果分析 |
| 6.4 单向波与方形布置群桩作用的数值模拟 |
| 6.4.1 数值水池布置及与试验结果对比 |
| 6.4.2 模拟结果分析 |
| 6.5 多向波与并列群桩作用的数值模拟 |
| 6.5.1 数值水池布置及数值模拟结果 |
| 6.5.2 模拟结果分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（3）基于Boussinesq方程有限元模型多向波破碎及入射边界波浪模拟方法的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外相关工作研究进展 |
| 1.2.1 Boussinesq方程数值模型 |
| 1.2.2 基于Boussinesq方程数值模型波浪破碎的模拟 |
| 1.2.3 波浪确定性模拟 |
| 1.2.4 波浪非均匀入射边界的模拟 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 有限元数值模型的建立及验证 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 控制方程 |
| 2.3 数值求解方法 |
| 2.3.1 有限元方程 |
| 2.3.2 时间积分预报-矫正法 |
| 2.4 边界条件 |
| 2.4.1 入射边界条件 |
| 2.4.2 吸收边界条件 |
| 2.4.3 全反射边界条件 |
| 2.5 数值模型验证 |
| 2.5.1 规则波及海绵层吸收性能 |
| 2.5.2 孤立波与直墙作用 |
| 2.5.3 波浪在潜堤上的传播 |
| 2.5.4 单向不规则波模拟 |
| 2.5.5 多向不规则波模拟 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 多向不规则波在斜坡地形上的传播和破碎数值模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 物理实验和数值实验概述 |
| 3.2.1 物理实验概述 |
| 3.2.2 数值实验概述 |
| 3.3 波浪破碎参数研究 |
| 3.4 规则波浪传播的模拟结果 |
| 3.4.1 正向规则波浪入射 |
| 3.4.2 斜向规则波浪入射 |
| 3.5 不规则波浪传播的模拟结果 |
| 3.5.1 正向不规则波浪入射 |
| 3.5.2 斜向不规则波浪入射 |
| 3.6 多向不规则波浪传播的模拟结果 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 多向不规则波浪确定性模拟—EEED方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 EEED方法的建立 |
| 4.3 多向不规则波浪的确定性模拟分析 |
| 4.3.1 理论模拟的多向不规则波 |
| 4.3.2 非线性多向不规则波 |
| 4.4 数值水池内非线性多向不规则波的确定性模拟 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 多向不规则波浪确定性模拟—PTPD方法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 PTPD方法的建立 |
| 5.3 单向波浪的确定性模拟分析 |
| 5.3.1 规则波的确定性模拟 |
| 5.3.2 不规则波的确定性模拟 |
| 5.4 多向不规则波浪的确定性模拟分析 |
| 5.4.1 理论模拟的多向不规则波 |
| 5.4.2 非线性多向不规则波 |
| 5.5 数值水池内非线性多向不规则波的确定性模拟 |
| 5.6 EEED方法和PTPD方法确定性模拟精度对比分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 入射边界空间非均匀多向不规则波浪的模拟 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 入射边界空间非均匀多向不规则波模拟方法的建立 |
| 6.3 Boussinesq方程数值模型和理论绕射模型耦合模拟 |
| 6.3.1 理论绕射模型的建立 |
| 6.3.2 Inhomog-Bound-EEED方法和Inhomog-Bound-PTPD方法验证 |
| 6.3.3 Inhomog-Bound-DSFD方法验证 |
| 6.4 Boussinesq方程数值模型和SWAN模型耦合 |
| 6.4.1 SWAN数值模型介绍 |
| 6.4.2 Boussinesq方程数值模型和SWAN模型的耦合计算 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（4）钢筋桁架楼承板设计与施工的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文提出的背景 |
| 1.2 论文研究的目的和意义 |
| 1.3 钢筋桁架楼承板介绍 |
| 1.3.1 钢筋桁架楼承板的简介 |
| 1.3.2 钢筋桁架楼承板的分类 |
| 1.4 钢筋桁架楼承板研究现状的分析 |
| 1.4.1 国内研究发展现状 |
| 1.4.2 国外研究现状 |
| 1.5 研究任务与研究内容、方法 |
| 第二章 钢筋桁架楼承板理论计算 |
| 2.1 钢筋桁架模板的特点及优缺点 |
| 2.1.1 钢筋桁架模板的特点 |
| 2.1.2 钢筋桁架模板的优缺点 |
| 2.2 钢筋桁架楼承板常用规格 |
| 2.3 工程实例 |
| 2.3.1 工程概况 |
| 2.3.2 施工方案 |
| 2.4 钢筋桁架模板施工阶段内力及变形验算 |
| 2.4.1 内力计算 |
| 2.4.2 钢筋强度及稳定性验算 |
| 2.4.3 挠度验算 |
| 2.5 钢筋桁架楼承板使用阶段的计算 |
| 2.5.1 内力计算 |
| 2.5.2 配筋验算 |
| 2.5.3 裂缝验算 |
| 2.5.4 挠度验算 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 钢筋桁架楼承板有限元分析 |
| 3.1 有限元的基本理论和方法 |
| 3.1.1 有限元方法简述 |
| 3.1.2 有限元软件ANSYS简介 |
| 3.2 钢筋桁架模板施工阶段有限元分析 |
| 3.2.1 单元的选择、钢筋的本构关系 |
| 3.2.2 施工阶段模型的建立 |
| 3.2.3 边界条件的施加及加载 |
| 3.2.4 软件求解设置与计算 |
| 3.2.5 施工阶段钢筋桁架楼承板的最大使用跨度 |
| 3.2.6 钢筋桁架模板施工阶段的刚度研究 |
| 3.3 钢筋桁架楼承板使用阶段有限元分析 |
| 3.3.1 单元的选择、材料本构关系及破坏准则 |
| 3.3.2 使用阶段模型的建立 |
| 3.3.3 楼承板边界条件、加载及求解设置 |
| 3.3.4 加入横向钢筋与未加横向钢筋的模型数据对比 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 工程应用 |
| 4.1 钢筋桁架板最大使用跨度的优化 |
| 4.1.1 不同型号的钢筋桁架模板优化结果 |
| 4.1.2 钢筋桁架楼承板与传统现浇板的经济性对比 |
| 4.2 双向板上部钢筋的优化 |
| 4.2.1 横向钢筋的优化 |
| 4.2.2 上弦钢筋的直径变化分析 |
| 4.3 钢筋桁架楼承板优化前后方案的应用 |
| 4.3.1 钢筋桁架楼承板的工程应用 |
| 4.3.2 优化方案的工程应用 |
| 4.3.3 推广应用 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 结论 |
| 5.3 论文不足 |
| 5.4 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 A 攻读学位其间发表论文目录 |
| 附录 B 施工阶段ANSYS命令流 |
| 附录 C 600型钢筋桁架楼承板型号表 |
（5）含有坞舱的船舶水动力性能分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 课题国内外研究现状 |
| 1.2.1 数值波浪水池的研究现状 |
| 1.2.2 船舶水动力性能的研究现状 |
| 1.2.4 液舱晃荡的研究现状 |
| 1.2.5 多浮体相互干扰的研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第二章 三维粘性数值水池基本理论 |
| 2.1 控制方程 |
| 2.1.1 质量守恒定律 |
| 2.1.2 动量守恒定律 |
| 2.2 湍流模型 |
| 2.2.1 雷诺时均方法 |
| 2.2.2 RNG k-ε模型 |
| 2.3 湍流参数 |
| 2.4 壁面函数 |
| 2.4.1 近壁面区域 |
| 2.4.2 标准壁面函数 |
| 2.4.3 非平衡壁面函数 |
| 2.5 数值模拟方法 |
| 2.5.1 离散方法 |
| 2.5.2 离散格式 |
| 2.5.3 时间离散 |
| 2.5.4 求解方法 |
| 2.6 自由面模拟 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 三维数值水池的建立及收敛性分析 |
| 3.1 造波与消波技术 |
| 3.1.1 造波技术 |
| 3.1.2 消波技术 |
| 3.2 数值计算 |
| 3.2.1 计算域及网格划分 |
| 3.2.2 边界条件及计算参数设置 |
| 3.3 数值波浪水池收敛性分析 |
| 3.4 数值波浪模型验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 Wigley-Ⅲ船型及其改进型数值绕射分析 |
| 4.1 数值模型的建立 |
| 4.1.1 Wigley-Ⅲ计算船模 |
| 4.1.2 含坞舱船舶模型 |
| 4.1.3 计算域与网格划分 |
| 4.1.4 边界条件与计算参数设置 |
| 4.2 数值模拟结果与分析 |
| 4.2.1 数值模拟工况 |
| 4.2.2 迎浪情况下船舶波浪力模拟结果 |
| 4.2.3 浪向角β=150o时的数值模拟结果 |
| 4.2.4 不同浪向角时的数值模拟结果 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 Wigley-Ⅲ船型及其改进型运动分析 |
| 5.1 船舶运动简述 |
| 5.1.1 船舶运动坐标系 |
| 5.1.2 船舶自由运动方程 |
| 5.2 数值模型的建立 |
| 5.2.1 坞舱内含有小型浮体时的船舶模型 |
| 5.2.2 计算域及网格划分 |
| 5.3 数值模拟结果及分析 |
| 5.3.1 数值模拟工况 |
| 5.3.2 迎浪状态下的模拟结果 |
| 5.3.3 斜浪状态下的模拟结果 |
| 5.3.4 浮体进入坞舱过程及与船体相互干扰问题 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 研究总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（6）岸式振荡水柱波能装置的水动力性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 波浪能开发现状分析 |
| 1.3 OWC波能装置国内外研究进展 |
| 1.3.1 OWC波能装置的能量转换效率 |
| 1.3.2 OWC波能装置的受力研究 |
| 1.3.3 双气室OWC波能装置水动力性能 |
| 1.4 本文主要工作 |
| 2 数学模型和数值方法 |
| 2.1 控制方程和边界条件 |
| 2.1.1 数值水槽和坐标系 |
| 2.1.2 控制方程 |
| 2.1.3 边界条件 |
| 2.1.4 初始条件 |
| 2.2 速度势的时域求解 |
| 2.2.1 边界积分方程的建立 |
| 2.2.2 边界积分方程的离散 |
| 2.2.3 时间步进过程 |
| 2.3 气动模型的建立 |
| 2.4 能量转换效率的求解 |
| 2.4.1 单气室OWC波能装置的能量转换效率 |
| 2.4.2 双气室OWC波能装置的能量转换效率 |
| 2.5 波浪荷载的求解 |
| 2.5.1 波浪荷载的求解 |
| 2.5.2 伯努利方程的修正 |
| 2.6 网格的生成与更新 |
| 2.6.1 网格的生成 |
| 2.6.2 网格的更新 |
| 2.7 本章小节 |
| 3 试验技术与方法 |
| 3.1 试验内容与试验设备 |
| 3.2 单气室OWC波能装置水动力性能模型试验 |
| 3.2.1 试验布置 |
| 3.2.2 试验工况 |
| 3.2.3 试验数据采集及分析方法 |
| 3.3 双气室OWC波能装置水动力性能模型试验 |
| 3.3.1 试验布置 |
| 3.3.2 试验工况 |
| 3.3.3 试验数据采集及分析方法 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 单气室OWC波能装置的水动力性能研究 |
| 4.1 数值结果与试验结果相互对比 |
| 4.1.1 试验数据可靠性分析 |
| 4.1.2 数值模型参数的确定 |
| 4.1.3 波面对比与气体压强对比 |
| 4.1.4 能量转换效率对比 |
| 4.1.5 动水压强对比 |
| 4.2 单气室OWC波能装置能量转换效率的试验研究 |
| 4.2.1 波浪要素对能量转换效率的影响分析 |
| 4.2.2 气室几何参数对能量转换效率的影响分析 |
| 4.3 单气室OWC气室内、外波面变化的试验研究 |
| 4.4 气孔形状对单气室OWC水动力性能的影响研究 |
| 4.4.1 气孔形状对能量转换效率的影响 |
| 4.4.2 气孔形状对前墙动水压强的影响 |
| 4.5 单气室OWC波能装置波浪荷载的数值模拟 |
| 4.5.1 前墙上的动水压强分布 |
| 4.5.2 波浪要素对前墙受力的影响分析 |
| 4.5.3 气室几何参数对前墙受力的影响分析 |
| 4.6 本章小节 |
| 5 单气室OWC波能装置中非线性现象及粘性效应研究 |
| 5.1 非线性和粘性效应对能量转换效率的影响分析 |
| 5.1.1 波浪要素 |
| 5.1.2 非线性对能量转换效率的影响分析 |
| 5.1.3 粘性效应造成的能量损失研究 |
| 5.2 粘性效应对波浪荷载的影响分析 |
| 5.2.1 数值模型验证 |
| 5.2.2 粘性效应对波浪荷载的作用分析 |
| 5.2.3 气室几何参数对粘性效应的影响分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 双气室OWC波能装置的水动力性能研究 |
| 6.1 单PTO双气室OWC波能装置的水动力性能研究 |
| 6.1.1 数值模型 |
| 6.1.2 与单气室OWC波能装置对比 |
| 6.1.3 气室宽度比的影响 |
| 6.1.4 墙体吃水的影响 |
| 6.2 双气室OWC数值结果与试验结果相互对比 |
| 6.2.1 波面对比与气体压强对比 |
| 6.2.2 装置吸收的能量对比 |
| 6.2.3 动水压强对比 |
| 6.3 双气室OWC波能装置能量转换效率的试验研究 |
| 6.3.1 与单气室OWC装置水动力性能对比 |
| 6.3.2 气室宽度比的优化分析 |
| 6.3.3 气室墙体吃水的优化分析 |
| 6.4 双气室OWC波能装置波浪荷载的数值模拟 |
| 6.4.1 墙体上的波浪荷载分析 |
| 6.4.2 气室宽度比的优化分析 |
| 6.4.3 气室墙体吃水的优化分析 |
| 6.5 本章小节 |
| 7 结论、创新点与展望 |
| 7.1 研究工作总结 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（7）基于Harmonic Polynomial Cell方法的非线性数值水池研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 数值波浪水池技术的进展和现状 |
| 1.3 造波机发展历程 |
| 1.4 数值消波 |
| 1.5 本文的结构与目标 |
| 第二章 数值水池模型 |
| 2.1 Harmonic Polynomial Cell方法 |
| 2.1.1 二维HPC方法简介 |
| 2.1.2 二维HPC方法数学原理 |
| 2.2 数值波浪水池构成 |
| 2.2.1 背景网格中的自由面边界条件 |
| 2.2.2 波浪破碎的抑制处理 |
| 2.2.3 造波板网格中的自由面边界条件 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 浅水孤立波的数值模拟 |
| 3.1 孤立波的研究背景和意义 |
| 3.2“完美”孤立波 |
| 3.2.1 收敛性分析 |
| 3.2.2“完美”孤立波的验证 |
| 3.2.3 纯数值造波法和仿物理造波法的对比 |
| 3.3 孤立波碰撞 |
| 3.3.1 孤立波爬墙问题 |
| 3.3.2 数值结果的验证 |
| 3.3.3 对称碰撞 |
| 3.3.4 非对称碰撞 |
| 3.3.5 孤立波碰撞的相位差研究 |
| 3.4 孤立波的追击问题 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 深水畸形波的数值模拟 |
| 4.1 畸形波的研究背景和意义 |
| 4.2 波能聚焦生成畸形波 |
| 4.2.1 聚焦波模型 |
| 4.2.2 线性水动力传递函数 |
| 4.2.3 收敛性分析和实验对比验证 |
| 4.2.4 聚焦波数值条件和计算结果 |
| 4.3 调制不稳定的非线性自聚焦生成畸形波 |
| 4.3.1 调制不稳定的非线性自聚焦波模型 |
| 4.3.2 调制波数值计算条件与结果 |
| 4.4 随机波列生成畸形波 |
| 4.4.1 随机波列以及三波列叠加模型 |
| 4.4.2 随机波数值条件与计算结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 |
（8）圆形数值波浪水池斜向和多向入射波浪模拟研究（论文提纲范文）
| 1 控制方程 |
| 2 数值方法 |
| 2.1 多块网格技术 |
| 2.2 控制方程离散方法 |
| 2.3 VOF法离散对流方程 |
| 3 数值试验 |
| 3.1 斜向波浪模拟 |
| 3.2 多向波浪模拟 |
| 4 结语 |
（9）基于现实海浪谱和CFD的船舶耐波性预报（论文提纲范文）
| 创新点摘要 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究的意义 |
| 1.2 相关问题的国内外研究现状 |
| 1.2.1 雷达测波和海浪谱 |
| 1.2.2 SCFD和船舶耐波性 |
| 1.2.3 稳性问题 |
| 1.2.4 若干结论 |
| 1.3 本文研究框架 |
| 第2章 基于雷达测波当前海浪谱的频谱预报 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 船载雷达测波及测波数据分析 |
| 2.2.1 船载雷达测波系统 |
| 2.2.2 当前海浪谱数据格式 |
| 2.2.3 测波数据分析与相对谱转化绝对谱 |
| 2.3 基于雷达测波信息的海浪频谱预报方法 |
| 2.4 回声状态网络 |
| 2.4.1 回声状态网络模型结构 |
| 2.4.2 网络算法分析 |
| 2.4.3 回声状态网络的关键参数 |
| 2.5 子波分解—回声状态网络海浪频谱预报方法 |
| 2.5.1 预报流程 |
| 2.5.2 结果分析 |
| 2.6 建立深海非平稳海浪频谱数模 |
| 2.7 基于回声状态网络的摇荡预报 |
| 2.7.1 摇荡数据采集 |
| 2.7.2 基于回声状态网络的船舶摇荡连续预报方法 |
| 2.7.3 预报结果分析 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 基于雷达测波现实谱和普适谱的船舶摇荡响应比较研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于数值波浪水池的构建 |
| 3.2.1 数值造波和消波方法 |
| 3.2.2 船舶摇荡运动数学模型 |
| 3.2.3 船舶耐波性问题数值模拟流程 |
| 3.3 雷达测波现实谱波浪环境生成 |
| 3.3.1 数值模拟方案 |
| 3.3.2 计算域、边界条件及网格划分 |
| 3.3.3 数值模拟结果及分析 |
| 3.4 基于现实谱和普适谱的船舶摇荡运动比较研究 |
| 3.4.1 数值模拟方案 |
| 3.4.2 计算域、边界条件及网格划分 |
| 3.4.3 数值模拟结果及分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于雷达测波现实谱的船舶摇荡及动力响应数值模拟研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 数值试验设计 |
| 4.2.1 数值模拟方案 |
| 4.2.2 计算域、网格划分 |
| 4.2.3 边界条件 |
| 4.3 船舶三自由度摇荡数值模拟结果及分析 |
| 4.3.1 数值模拟结果 |
| 4.3.2 航向、航速对摇荡运动的影响 |
| 4.4 上浪的数值模拟结果及分析 |
| 4.4.1 上浪的瞬时分析 |
| 4.4.2 航向、航速对上浪的影响 |
| 4.5 砰击的数值模拟结果及分析 |
| 4.5.1 砰击的瞬时分析 |
| 4.5.2 航向对外飘砰击的影响 |
| 4.5.3 航速对外飘砰击的影响 |
| 4.6 增阻的数值模拟结果及分析 |
| 4.6.1 平均增阻 |
| 4.6.2 二维不规则波中平均增阻的线性计算方法 |
| 4.6.3 增阻的数值模拟结果 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 船舶随浪稳性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 船舶随浪数值水池构建 |
| 5.2.1 随浪航行波浪数值模型 |
| 5.2.2 优化的数值模拟方法 |
| 5.2.3 波浪数值模拟结果 |
| 5.3 船舶固定横倾角骑浪航行实验 |
| 5.3.1 船模选择及实验参数 |
| 5.3.2 计算域、网格划分 |
| 5.3.3 边界条件设置 |
| 5.3.4 复原力臂计算 |
| 5.3.5 数值模拟结果及分析 |
| 5.4 船舶骑浪横摇试验 |
| 5.4.1 波高影响实验 |
| 5.4.2 垂荡影响实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论及展望 |
| 6.1 本文所做的主要工作及结论 |
| 6.2 取得的主要创新性成果 |
| 6.3 今后的工作展望 |
| 攻读学位期间公开发表论文 |
| 参加科研项目 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）梁式渡槽单排架支承结构破坏机理与极限承载力研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究意义与背景 |
| 1.2 梁式渡槽单排架支承结构简介 |
| 1.3 梁式渡槽单排架支承结构破坏机理的研究现状 |
| 1.4 梁式渡槽单排架支承结构极限承载力的研究现状 |
| 1.4.1 解析法 |
| 1.4.2 数值法 |
| 1.4.3 试验法 |
| 1.5 本文主要研究工作 |
| 第二章 梁式渡槽单排架支承结构试验方案设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 试验目的及内容 |
| 2.2.1 试验目的 |
| 2.2.2 试验内容 |
| 2.3 试验模型设计与制作 |
| 2.3.1 模型设计依据 |
| 2.3.2 模型的相似设计 |
| 2.3.3 模型的制作 |
| 2.4 试验装置 |
| 2.5 试验加载制度 |
| 2.5.1 模型试验荷载设计 |
| 2.5.2 试验模型加载制度 |
| 2.6 测点布置及测试内容 |
| 2.6.1 位移计的布置 |
| 2.6.2 应变片的布置 |
| 2.6.3 裂缝的量测 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 梁式渡槽单排架支承结构试验分析与数值模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 结构破坏机理分析 |
| 3.2.1 工况a：竖向荷载作用 |
| 3.2.2 工况b：竖向与水平荷载联合作用 |
| 3.3 结构极限承载力结果 |
| 3.3.1 工况a：竖向荷载作用 |
| 3.3.2 工况b：竖向与水平荷载联合作用 |
| 3.4 数值模拟及其一致性验证 |
| 3.4.1 ANSYS钢筋混凝土非线性数值分析理论 |
| 3.4.2 破坏机理数值分析及其一致性验证 |
| 3.4.3 极限承载力数值分析及其一致性验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 梁式渡槽单排架支承结构极限承载力影响因素分析 |
| 4.1 工程概况 |
| 4.2 极限承载力分析 |
| 4.2.1 建立有限元模型 |
| 4.2.2 数值模拟结果分析 |
| 4.3 极限承载力的影响因素分析 |
| 4.3.1 工况a：竖向荷载作用 |
| 4.3.2 工况b：竖向与水平荷载联合作用 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 本文结论 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 攻读硕士学位期间主要参加的科学研究项目 |
四、Development of A Fully Nonlinear Numerical Wave Tank（论文参考文献）
- [1]双向波的非线性相互作用研究[D]. 谢健健. 大连理工大学, 2021
- [2]多向不规则波与群桩作用的研究[D]. 张昊宸. 大连理工大学, 2021
- [3]基于Boussinesq方程有限元模型多向波破碎及入射边界波浪模拟方法的研究[D]. 罗丽. 大连理工大学, 2021
- [4]钢筋桁架楼承板设计与施工的研究[D]. 李宗志. 昆明理工大学, 2020(05)
- [5]含有坞舱的船舶水动力性能分析[D]. 胡晓庆. 江苏科技大学, 2019(03)
- [6]岸式振荡水柱波能装置的水动力性能研究[D]. 王荣泉. 大连理工大学, 2019(01)
- [7]基于Harmonic Polynomial Cell方法的非线性数值水池研究[D]. 童超. 上海交通大学, 2019(06)
- [8]圆形数值波浪水池斜向和多向入射波浪模拟研究[J]. 任兴月,陶军,彭伟. 海洋工程, 2018(04)
- [9]基于现实海浪谱和CFD的船舶耐波性预报[D]. 石博文. 大连海事大学, 2016(05)
- [10]梁式渡槽单排架支承结构破坏机理与极限承载力研究[D]. 郭燕青. 广西大学, 2015(03)