時域高階邊界元方法在水波問題中的應用

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 概述 1
1.2水波相關問題研究綜述 2
1.2.1理論分析 3
1.2.2實驗研究 3
1.2.3數(shù)值模擬 4
參考文獻 5
第2章 水波問題的數(shù)學模型 8
2.1控制方程 8
2.2自由表面邊界條件 10
2.3物面邊界條件 13
2.4造波邊界條件 14
2.5數(shù)值消波方法 16
2.6水動力計算 19
參考文獻 19
第3章 高階邊界元數(shù)值方法 21
3.1邊界積分方程概述 21
3.2邊界元方法概述 22
3.3邊界元方法的數(shù)值過程 23
3.3.1二維邊界積分方程的離散 23
3.3.2三維邊界積分方程的離散 25
3.3.3固角系數(shù)的計算 28
3.3.4數(shù)值積分的計算 30
3.3.5時間步進方法 34
參考文獻 38
第4章 聚焦波的數(shù)值模擬 39
4.1聚焦波生成過程的數(shù)值模擬 39
4.1.1波浪水槽的數(shù)值模型驗證 43
4.1.2入射波波幅對聚焦波峰值的影響 44
4.2風對聚焦波生成的影響 50
4.2.1風浪水槽的數(shù)值模型驗證 50
4.2.2風速對聚焦波峰值的影響 52
4.2.3風速對聚焦波聚焦位置的影響 54
4.2.4聚焦波波形的傳播變化 55
4.2.5聚焦波傳播過程中的能量變化 56
4.3水流對聚焦波生成的影響 59
4.3.1波流水槽的數(shù)值模型驗證 60
4.3.2水流對聚焦波峰值的影響 62
4.3.3水流對聚焦波聚焦位置和聚焦時間的影響 63
4.3.4聚焦波傳播過程中的能量變化 64
4.4風、流混合作用對聚焦波特性的影響 65
4.4.1不同波幅條件下，風、流對聚焦波峰值的影響 65
4.4.2聚焦波時間歷程的對比 66
4.4.3聚焦波波面時間歷程的對比 68
4.5聚焦波對結構的作用 70
4.5.1數(shù)值模型驗證 70
4.5.2不同頻寬條件下聚焦波傳播特性 71
4.5.3直墻位置的影響 77
4.5.4固定箱體擺放位置的影響 80
4.5.5箱體吃水的影響 83
參考文獻 86
第5章 潛體上的波浪演化和誘發(fā)的高階諧波 88
5.1波浪成分分析方法 88
5.1.1兩點法 88
5.1.2四點法 90
5.2均勻水流中潛堤地形上單色波的傳播變形 92
5.2.1數(shù)值模型驗證 92
5.2.2譜密度函數(shù)沿程及隨潛堤斷面形式的變化 94
5.2.3潛堤及水流的存在對諧波的影響 101
5.2.4堤后高階諧波的分離研究 103
5.3均勻水流條件下雙色波過潛堤地形的情況 108
5.4浸沒單圓柱影響下的波浪傳播特性 111
5.4.1數(shù)值模型驗證 111
5.4.2淹沒深度對高階諧波的影響 113
5.4.3圓柱尺寸對高階諧波的影響 115
5.4.4水深對高階諧波的影響 116
5.5浸沒多圓柱影響下的波浪傳播特性 117
5.5.1數(shù)值模型驗證 117
5.5.2圓柱間距對高階諧波的影響 119
5.5.3入射波波幅對高階諧波的影響 120
5.5.4圓柱尺寸對高階諧波的影響 121
5.6波浪與浸沒水平板的相互作用 122
5.7波流與單潛體的相互作用 126
5.7.1波流與水平圓柱的相互作用研究 126
5.7.2波流與水平薄板的相互作用研究 130
參考文獻 135
第6章 波浪作用下多浮體間窄縫內(nèi)的水體共振 137
6.1規(guī)則波與雙浮箱的相互作用 137
6.1.1數(shù)值模型驗證 137
6.1.2規(guī)則波與相同吃水雙浮箱的相互作用 144
6.1.3規(guī)則波與不同吃水雙浮箱的相互作用 152
6.2規(guī)則波與多浮箱的相互作用 160
6.2.1共振頻率和共振波高 160
6.2.2波浪力 163
6.3孤立波與相同吃水雙浮箱的相互作用 166
6.3.1數(shù)值模型驗證 167
6.3.2孤立波與帶有窄縫的兩固定箱體相互作用 169
6.3.3雙孤立波與帶有窄縫的兩固定箱體相互作用 173
參考文獻 177
第7章 非線性液艙晃蕩 179
7.1數(shù)學模型 179
7.2固定液艙的自由晃蕩 181
7.2.1數(shù)值模型驗證 182
7.2.2不同初始波面情況計算及分析 185
7.3縱蕩和垂蕩激勵下的強迫晃蕩 190
7.3.1數(shù)值模型驗證 190
7.3.2縱蕩運動情況 193
7.3.3垂蕩運動情況 198
7.3.4縱蕩和垂蕩復合運動情況 202
7.4縱搖激勵下的強迫晃蕩 205
7.4.1數(shù)值模型驗證 205
7.4.2運動頻率對液體晃蕩的影響 208
7.4.3轉動中心對液體晃蕩的影響 210
7.5縱蕩、橫蕩和垂蕩復合運動容器中的液體晃蕩 212
7.5.1數(shù)值模型驗證 213
7.5.2縱蕩、橫蕩和垂蕩復合運動情況 213
7.6液艙存在隔板的情況 219
7.6.1數(shù)值模型驗證 219
7.6.2水平隔板對液體晃蕩的影響 221
7.6.3垂直隔板對液體晃蕩的影響 223
參考文獻 230
第8章 波物作用問題 232
8.1直立圓柱的波浪繞射 232
8.2直立柱群的波浪繞射 236
8.3潛體運動的瞬時和穩(wěn)態(tài)興波 239
參考文獻 243
索引 245