不同入射波对自由浮体结构运动特性的影响

摘要

基于DualSPHyscis开源程序，对波浪数值水池以及波浪与不同形状自由浮体结构相互作用进行了模拟，通过对造波板施加预定义函数来实现Stokes二阶规则波的产生，同时在下游边界附近处设置黏性消波区来实现消波功能.首先，验证了该方法能正确求解波浪与浮体结构的相互作用，文中还与有关的试验结果作了比较，发现效果基本一致.然后对波浪与自由浮体结构相互作用问题进行了模拟，考虑不同入射波波高、波周期与形状参数(A/B的范围为1.0～5.0),探究自由浮体结构所受波浪力的变化特性与自由度响应特性，并分析不同波参数对结构受力与自由度响应特性的影响，同时与单圆柱体浮体工况进行对比分析.另外，引入浮体周围流场分布特性、质心运动轨迹以及速度矢量分布特性，进而进一步阐述浮体受力特性与自由度响应特性.随形状参数增大、浮体结构所受最大波浪力会逐渐减小.随入射波波高增大，波能增大，浮体所具有的能量越大.

关键词

SPH方法 / 数值水池 / 浮体结构 / 形状参数 / 运动特性

基金资助

国家自然科学基金青年项目(11602214); 湖南省自然科学基金(2020JJ4568,2021JJ50027); 湖南省教育厅项目(21A0103)