基于高阶谱方法与CFD计算的耦合模型在不规则波模拟中的应用

作者：宋家琦; 万德成^*

来源：水动力学研究与进展A辑, 2019, 34(01): 1-12.

DOI：10.16076/j.cnki.cjhd.2019.01.001

• 高阶谱(HOS)方法
• CFD
• 耦合模型
• 聚焦波
• 极端海浪

基于高阶谱(HOS)方法的势流造波模型可进行波浪的高效率非线性演化模拟,但由于忽略了黏性影响,在研究波浪与物体相互作用中,对于波浪破碎和边界层流场细节模拟等方面很难实现,而黏性波浪水池则有计算量大的局限性。该文建立了基于高阶谱(HOS)方法与CFD计算的耦合模型,外域波浪场依靠势流模型计算,而内域波浪场演化则通过求解Navier-Stokes方程获得,通过松弛区将二者结合,可以避免求解大范围的黏性波浪场而带来的巨大计算量,并且能在波浪与物体相互作用中考虑黏性影响。在对多种波浪类型的模拟以及网格尺度影响讨论中,黏势流耦合模型的适用性得到验证。并在多向不规则波的聚焦波模拟,以及基于势流基础上的大范围长时间演化下得到的极端海浪在CFD域内重构中,黏势流耦合模型都有其成功应用。

• 单位
  海洋工程国家重点实验室; 建筑工程学院; 上海交通大学