李 翔 张崇伟 宁德志 苏 朋

(大连理工大学海岸和近海国家重点实验室，大连116024)

非周期波浪与直墙作用的非线性数值研究1)

李 翔 张崇伟 宁德志2)苏 朋

(大连理工大学海岸和近海国家重点实验室，大连116024)

基于时域高阶边界元方法，建立了完全非线性二维数值波浪水槽，对非周期波浪与直墙的相互作用问题进行了模拟和研究.自由表面满足完全非线性自由水面运动学和动力学边界条件，采用混合欧拉--拉格朗日方法追踪瞬时自由面流体质点，采用四阶Runge-Kutta法对下一时间步的波面和自由面速度势进行更新.采用加速度式法求解直墙表面速度势的时间导数，对瞬时物体湿表面上的水动力压强积分,得到作用在物体上的瞬时波浪力.首先,将全非线性与Serre-Green-Naghdi(SGN)模型的结果进行了对比分析，发现对于大幅值双入射波问题，仅满足弱色散关系的SGN模型大大低估了最大波浪爬高;其次，研究了双入射波与直墙的非线性作用问题，发现线性预报对波浪最大爬高有较大低估，而波浪的非线性成分不只导致了自由面爬高的异常增大，也引起了局部自由面的高频振荡,该物理过程中，直墙所受的波浪载荷，也展示出了与波浪爬高相似的非线性特性;最后,对波浪爬升和波浪力的时间历程进行了频谱分析，发现入射主频波的部分能量传递给了更高频的波浪成分，反映出该问题具有典型的非线性特性.

非线性波浪，波浪爬高，时域模拟，高阶边界元……