邢飞，孙大鹏，夏志盛，吴浩

（大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室，大连116023）

波浪与开孔沉箱相互作用的CLEAR⁃VOF数值模拟

邢飞，孙大鹏，夏志盛，吴浩

（大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室，大连116023）

摘要：文章利用三步有限元方法离散Navier⁃Stokes方程，并借助CLEAR⁃VOF方法、大涡模拟方法追踪水体自由表面和模拟湍流效应，建立了二维数值波浪水槽。籍此研究了规则波作用下开孔沉箱的反射率和波浪总水平力，并与物模试验结果和其他学者的数模结果以及工程实例进行了对比，吻合良好，为波浪与开孔沉箱相互作用问题的研究探索了一种新的数值模式。

关键词：三步有限元；CLEAR⁃VOF方法；开孔沉箱；反射率；总水平力比

自1961年Jarlan提出开孔沉箱以来，国内外大量采用了这种形式的防波堤来减小波浪的反射及其对建筑物的作用力。对于波浪与开孔沉箱相互作用的研究，目前主要有物模试验和数值模拟两种途径，陈雪峰、李玉成等［1-2］利用物理模型试验研究了单层和双层开孔沉箱在规则波和不规则波作用下的反射率、水平力及点压力分布；张玉彬、孙大鹏等［3］利用物理模型试验研究了明基床上开孔沉箱在规则波作用下的受力情况；施晓迪等［4］利用物理模型试验研究了开孔率和开孔范围对开孔沉箱消浪性能的影响；朱大同［5］得出了波浪与开孔沉箱相互作用的反射率的严格封闭解析公式；陈雪峰［2］采用改进的VOF方法结合k⁃ε模型建立二维数值波浪水槽，完成了线性规则波和不规则波与单层开孔沉箱相互作用的数值模拟。……