黄 伟， 于 潇

(1.山东港通工程管理咨询有限公司，山东 烟台 264000；2.威海市建筑工程服务中心，山东 威海 264299)

1 软件简介

Flow 3D是一款高精确度的计算流体动力软件，利用其独有的TruVOF技术，能够准确地追踪自由液面的变化情况(如水波、水跃等)。利用多区块网格功能，Flow 3D能够有效地建立网格，即使外形非常复杂的大型模型，也能够配合不同的精度设定，以适当的网格数量描述复杂的外形特征。Flow 3D波浪产生器模型是以傅里叶级数为基础延伸发展到所有周期非线性波。Flow 3D在海岸工程中的应用包括沿海波、碎波、波堤绕射、防波堤、海潮等。

2 设计条件

设计条件见表1。码头结构断面如图1所示。

表1 设计条件

图1 码头结构断面

3 计算结果

3.1 极端高水位

极端高水位时，模拟受力情况如图2所示，受力随高程的变化情况如图3所示。

图2 模拟受力图

图3 受力随高程变化曲线

极端高水位时，各指标的算例数据与模拟数据对比结果见表2～表5。

表2 各高程位置处波浪力结果对比

表3 波浪力合力计算结果

表4 力臂计算结果

表5 力矩计算结果

极端高水位时，波压力分布如图4所示。

图4 极端高水位时设计高水位时波压力算例值和模拟值对比图

从图4中可以看出，模拟值与算例值趋势基本一致，静水面以上二者基本重合，静水面以下，模拟值要小于算例值。初步分析，人工计算时，未考虑(或者考虑有限几个点)波浪力沿结构深度的变化，各受力节点直接采用线性方式连接，这就形成了一定的误差。

3.2 设计高水位

设计高水位时，模拟受力情况如图5所示，受力随高程的变化情况如图6所示。

图5 模拟受力图

图6 受力随高程变化曲线

设计高水位时，各指标的算例数据与模拟数据对比结果见表6～表9。

表6 各高程位置处波浪力结果对比

表7 水平力合力计算结果

表8 力臂计算结果

表9 力矩计算结果

设计高水位时，波压力分布如图7所示。

图7 设计高水位时波压力算例值和模拟值对比图

从上图中可以看出：模拟值与算例值趋势基本一致，静水面以上二者基本重合，静水面以下，模拟值要小于算例值。初步分析，人工计算时，未考虑(或者考虑有限几个点)波浪力沿结构深度的变化，各受力节点直接采用线性方式连接。

4 结 语

最初，波浪力计算是根据公式进行手算的，之后通过将公式植入计算机进行自动计算，本次计算采用数值模拟软件进行三维计算，利用软件生成波浪然后与结构物进行作用，得到受力曲线，分析受力曲线得到最终结果，由于计算原理与传统公式有一定差别，而且计算的准确性还需要通过大量的项目进行验证，因此目前阶段暂且只作为一种校验的方法。

利用Flow 3D软件计算波浪力的优点在于能够输出各点的压力强度随时间变化曲线等一系列的曲线，可以计算波峰和波谷对结构物的作用力，通过划分受力区域直观展现结构物的受力情况。