三维数值波浪水池造波技术研究
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中图分类号 ： ＴＶ１ ３ ９ ． ２ 文 献标 志 码 ： Ａ
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Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈｅ ｎｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｗａ ｖ ｅ ｔ ａ ｎ ｋ， ａ ｓ ａ ｎｏ ｖｅ ｌ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｍｅ ａ ｎｓ， ｃ ａｐ ａ ｂｌ ｅ ｏ ｆ ｓ ｕ ｐｐ ｏｒ ｔ ｉ ｎ ｇ ｄ ｅ ｅ ｐ ｆ ｌ ｏｗ ｉ ｎｖｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｗｉ ｔ ｈ ｒ ｅ ｌ ａｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ｌ ＯＷ ｃ ｏｓ ｔ ，ｈａ ｓ ｂ ｅ ｅ ｎ ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏｐｉ ｎｇ ｒ ａ ｐｉ ｄｌ ｙ ｉ ｎ ｒ ｅ ｃ ｅｎ ｔ ｙ ｅ ａ ｒ ｓ ．Ａ ３ － Ｄ ｎｕｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ １ ｖ ｉ ｓ ｃ ｏｕｓ ｗａ ｖｅ ｔ ａ ｎｋ ｉ ｓ ｂｕ ｉ ｌ ｔ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈｅ ＣＦＤ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ“ ＦＬＵ —
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｎ ｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｗａ ｖ ｅ ｔ ａ ｎ ｋ；ｒ ｅ ｇ ｕ ｌ ａ ｒ ｗａ ｖ ｅ；ｗａ ｖ ｅ ｈ ｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ；ＶＯＦ
０ 引 言
船模 实验 是研 究船 舶 性能 的 主要 手段 ， 为 实船 的性 能分 析 和船 型优 化提 供 重 要参 考 数 据 。但 由于物 理 条件 的 限制 ， 水 池 试验 往往 投入 较 大 、 试 验周 期 长且无 法 获得 足够 的数 据 。利用 数值 波浪水 池 进行研 究 是一
第 ３ ６卷 第 ２期 ２ ０ １ ３ 年 ６月
上 海 船 舶 运 输 科 学 研 究 所 学 报 Ｊ ＯＵＲ ＮＡ１ Ｏ Ｆ Ｓ ＨＡＮＧＨＡＩ Ｓ ＨＩ Ｐ ＡＮＤ Ｓ ＨＩ Ｐ Ｐ Ｉ ＮＧ Ｒ Ｅ Ｓ Ｅ ＡＲ Ｃ Ｈ Ｉ ＮＳ Ｔ Ｉ ＴＵＴ Ｅ
Ｖｏ １ ． ３ ６
（ Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｋｅ ｙ Ｌａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｎａ ｖ ｉ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ ０ １ ３ ５，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
文章 编号 ： １ ６ ７ ４ － ５ ９ ４ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ０ １ １ － ０ ５
三 维 数 值 波 浪 水 池 造 波 技 术 研 究
管 陈 ， 董 国祥 ， 金 允龙
（ 航 运技 术 与安 全 国 家重点 实验 室 ， 上海 ２ ０ ０ １ ３ ５ ）
ＥＮＴ”，ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ＵＦ Ｄ（ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ａ ｌ ｄ ｉ ｓ ｃ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ）ｆ ｏ ｒ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ａ ｗａ ｖ ｅ ｍａ ｋ ｅ ｒ ．Ｔｈ ｅ ｗａ ｖ ｅ ｄ ａ ｐ ｐ ｉ ｎ ｇ ｉ ｓ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｄ
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摘
要： 数值波浪水池 是 一种 新 兴 的研 究 平 台， 相对 于物 理 实验 具 有经 济 花费 少 、 结 果 数 据 详 细 等 优 势 。采 用
Ｆ Ｉ ＵＥ ＮＴ 软件 建 立 三 维 粘 性 数 值 波 浪 水 池 ， 运 用 二 次 开 发 接 口 ＵＤ Ｆ （ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ａ ｌ Ｄ ｉ ｓ ｃ Ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ） 模 拟 造 波 机 的工 作 方 式， 实现摇板 造波和在动量 方程 中 添加源 项实 现消 波 区的消 波。数值水 池运 用流 体体 积 函数 （ Ｖｏ ｌ ｕ ｍｅ ｏ ｆ Ｆ ｌ ｕ ｉ ｄ ， Ｖ ＯＦ ） 模 型 捕 捉 自由 面 ， 湍流模 型为 Ｒ ＮＧ 雷 诺 时 均 模 型 。输 入 波 列 为 同一 波 长 、 多个波高的简谐波波浪序 列 ， 将 序 列 中 的 计 算 结 果 与理 论 值 对 比 ， 验 证 数 值 波 浪 水 池 的造 波 能 力 。 关键词 ： 数 值 波 浪水 池 ； 规则 波 ； 波高 ； 流 体 体 积 函数
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０ 引 言
船模 实验 是研 究船 舶 性能 的 主要 手段 ， 为 实船 的性 能分 析 和船 型优 化提 供 重 要参 考 数 据 。但 由于物 理 条件 的 限制 ， 水 池 试验 往往 投入 较 大 、 试 验周 期 长且无 法 获得 足够 的数 据 。利用 数值 波浪水 池 进行研 究 是一
第 ３ ６卷 第 ２期 ２ ０ １ ３ 年 ６月
上 海 船 舶 运 输 科 学 研 究 所 学 报 Ｊ ＯＵＲ ＮＡ１ Ｏ Ｆ Ｓ ＨＡＮＧＨＡＩ Ｓ ＨＩ Ｐ ＡＮＤ Ｓ ＨＩ Ｐ Ｐ Ｉ ＮＧ Ｒ Ｅ Ｓ Ｅ ＡＲ Ｃ Ｈ Ｉ ＮＳ Ｔ Ｉ ＴＵＴ Ｅ
Ｖｏ １ ． ３ ６
（ Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｋｅ ｙ Ｌａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｎａ ｖ ｉ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ ０ １ ３ ５，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
文章 编号 ： １ ６ ７ ４ － ５ ９ ４ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ０ １ １ － ０ ５
三 维 数 值 波 浪 水 池 造 波 技 术 研 究
管 陈 ， 董 国祥 ， 金 允龙
（ 航 运技 术 与安 全 国 家重点 实验 室 ， 上海 ２ ０ ０ １ ３ ５ ）
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摘
要： 数值波浪水池 是 一种 新 兴 的研 究 平 台， 相对 于物 理 实验 具 有经 济 花费 少 、 结 果 数 据 详 细 等 优 势 。采 用
Ｆ Ｉ ＵＥ ＮＴ 软件 建 立 三 维 粘 性 数 值 波 浪 水 池 ， 运 用 二 次 开 发 接 口 ＵＤ Ｆ （ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ａ ｌ Ｄ ｉ ｓ ｃ Ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ） 模 拟 造 波 机 的工 作 方 式， 实现摇板 造波和在动量 方程 中 添加源 项实 现消 波 区的消 波。数值水 池运 用流 体体 积 函数 （ Ｖｏ ｌ ｕ ｍｅ ｏ ｆ Ｆ ｌ ｕ ｉ ｄ ， Ｖ ＯＦ ） 模 型 捕 捉 自由 面 ， 湍流模 型为 Ｒ ＮＧ 雷 诺 时 均 模 型 。输 入 波 列 为 同一 波 长 、 多个波高的简谐波波浪序 列 ， 将 序 列 中 的 计 算 结 果 与理 论 值 对 比 ， 验 证 数 值 波 浪 水 池 的造 波 能 力 。 关键词 ： 数 值 波 浪水 池 ； 规则 波 ； 波高 ； 流 体 体 积 函数