李雪临,路 宽,韩林生,王 静,王花梅,石建军,朱 锐

(国家海洋技术中心,天津 300112)



基于SPH-ALE方法的波浪水槽数值模拟

李雪临,路 宽,韩林生,王 静,王花梅,石建军,朱 锐

(国家海洋技术中心,天津 300112)

为了精确模拟波浪传播,基于光滑粒子流体动力学及任意拉格朗日欧拉(SPH-ALE)方法建立二维数值波浪水槽,在原SPH方法中引入近似黎曼求解器替代人工黏性项,采用排斥力边界条件防止流体粒子穿透固边界,海绵层内采用指数型衰减函数来消除水槽末端的波浪反射,并对规则波的传播进行数值模拟。结果表明:与采用人工黏性项的原SPH方法相比,SPH-ALE方法能够无衰减地模拟波浪传播,并可有效减小固边界附近的粒子压力振荡。

波浪传播;光滑粒子;流体动力学;任意拉格朗日欧拉方法;数值模拟；波浪水槽;排斥力边界条件;海绵层

光滑粒子流体动力学(SPH)方法因其无网格、自适应以及拉格朗日性质,不需要特殊处理即可实现对复杂自由表面的精确模拟,特别适用于处理含大变形自由表面的流体动力学问题。Monaghan[1]于1994年首次将SPH方法应用于自由表面流动的数值模拟。Doring等[2]采用SPH方法研究了楔体入水和波浪与方箱的相互作用问题,模拟得到的楔体入水过程中垂向加速度和角加速度的历时曲线与实验结果吻合较好;Padova等[3]对不同Ursell数对应的非线性波和JONSWAP谱对应的随机波在规则或不规则底坡上的传播和崩破、卷破、破碎进行了SPH数值模拟和物理模型试验研究,探讨了不同的人……