波浪作用下直立结构物附近强湍动掺气流体运动的数值模拟

作     者：邓斌 王孟飞 黄宗伟 伍志元 蒋昌波 Deng Bin;Wang Mengfei;Huang Zongwei;Wu Zhiyuan;Jiang Changbo

作者机构：长沙理工大学水利工程学院长沙410114 水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室长沙410114 宁波中交水运设计研究有限公司浙江宁波315800 

基　　金：国家自然科学基金项目(51979015,51839002,51509023) 长沙理工大学“双一流”科学研究国际合作拓展项目(2019IC05)资助 

出 版 物：《力学学报》 (Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics)

年 卷 期：2020年第52卷第2期

页      码：408-419页

摘      要：波浪破碎卷入气体易对建筑物受力产生压力振荡,了解波浪作用下建筑物附近掺气水流的运动特性是精确计算建筑物受力的前提.基于OpenFOAM开源程序包和修正速度入口造波方法建立三维数值波浪水槽,模型采用S-A IDDES湍流模型进行湍流封闭,并采用修正的VOF方法捕捉自由液面,数值模拟了规则波在1:10的光滑斜坡上与直立结构物的相互作用过程,重点分析了结构物附近的水动力和掺气水流运动特性.结果表明,建立的数值模型能精确地捕捉波浪作用下直立结构物附近的自由液面的变化以及气泡输运过程,较好地描述气体卷入所形成的气腔形态以及多气腔之间的融合、分裂等过程;波浪与直立结构物相互作用产生强湍动掺气水流,其运动过程十分复杂;掺气流体输运过程中水气界面周围一直伴随着涡的存在,其中,气泡的分裂与周围正负涡量剪切作用密切相关,且其输运轨迹主要受周围流场的影响;研究揭示了结构物附近湍动能与掺气特性的关系,发现波浪作用下直立结构物附近湍动能的分布与掺气水流特征参数(气泡数量、空隙率)整体呈现一定的线性关系.

主 题 词：波浪 直立结构物 数值模拟 掺气 气泡 

学科分类：07[理学] 0707[理学-海洋科学类] 08[工学] 0815[工学-矿业类] 

核心收录：

D　O　I：10.6052/0459-1879-20-029

馆 藏 号：203886115...