基于HOS-CFD黏势流耦合方法模拟直立圆柱波浪爬升

作者：韩勃; 赵伟文; 万德成^*

来源：水动力学研究与进展A辑, 2021, 36(02): 228-236.

DOI：10.16076/j.cnki.cjhd.2021.02.009

• 黏势流耦合
• 直立固定圆柱
• 高阶谱方法
• CFD
• 波浪爬升

对海洋工程结构物的经济性乃至安全性来说,其水动力学性能的精准预报对其设计具有重要意义。波浪与圆柱之间的相互作用对圆柱周围流场产生严重的非线性干扰,使自由液面产生明显的衍射现象。在对这样的现象进行模拟时,势流方法没有考虑到黏性带来的阻力作用,而完全针对黏性流体的计算流体力学(CFD)求解又在资源占用上非常劣势。该文以纯黏性CFD求解器naoe-FOAM-SJTU为基础,通过高阶谱(HOS)方法进行造波,在保证圆柱附近流场精细化计算的同时,降低外部大范围计算域所需的计算时间和存储空间,对在规则波中单个直立固定圆柱周围的波浪爬升进行了模拟计算,将波浪爬升的数据与纯CFD求解得出的结果进行了对比,且通过快速Fourier变换分析了对波浪爬升产生影响的主要波浪成分。此外,该文还通过对比不同黏性计算域布置下的HOS-CFD耦合模拟波面的衍射情况以及HOS-CFD耦合模拟与纯CFD模拟的计算速率,讨论了HOS-CFD耦合模拟中黏性计算域的参考布置尺寸。

• 单位
  上海交通大学; 建筑工程学院