2.1.3前置处理器GAMBIT介绍 5

2.2波浪理论简介 5

2.3造波与消波方法 7

2.3.1推板造波方法 7

2.3.2消浪方法 8

2.4本章小结 8

第三章 波浪的数值模拟方法和数学模型 10

3.1波浪的数学模型 10

3.1.1控制方程 10

3.1.2边界条件 11

3.1.3初始条件 11

3.2数值模拟方法 11

3.2.1自由表面追踪方法 11

3.2.2分离式解法 12

3.2.3UDF简介 14

3.3本章小结 14

第四章 数值模型建立 15

4.1引言 15

4.2几何模型的建立 15

4.3线性波的模拟 19

4.4Stokes波的模拟 22

4.5消浪效果 24

4.6本章小结 27

第五章 结构物与波浪的相互作用 28

5.1引言 28

5.2固定防波堤的水动力模拟 31

5.3浮式防波堤的水动力模拟 33

5.4固定防波堤与浮式防波堤消浪性能对比分析 36

5.5本章小结 39

结 论 40

致谢 41

参考文献 42

第一章 绪论

1.1研究背景

在大海上，局部水质点受到扰动后，原来的平衡就会被打破，质点开始了周期性的起伏，并以一定的速度沿着一定方向传播，这种现象就是所谓的波浪。在船舶、港口航道和海洋工程中，波浪载荷一直都是主要的环境载荷，因此波浪的研究具有重要的意义。为了研究结构物在海洋中的运动并保证其安全性，我们需要准确的预测海上波浪载荷。目前主要对波浪的研究主要有四种方法：现场观测法、理论分析法、物理模型试验法和数值水槽模拟法。物理模型试验法通常是通过实验水池来进行消波和造波，耗时较长、条件有限、花费较高。和传统的物理实验法相比，通过建立数值水槽来研究波浪的传播和波浪与结构物的相互作用，能够更好的控制变量，避免了物理试验中尺度效应影响。

随着科学的进步和计算机行业的飞速发展，采用数值水槽方法对造波和消波进行模拟应用越来越普遍。建立数值水槽与通常意义上进行的物理实验相比，操作较简便、花费的实验时间较少、投入的成本较低、限制条件少。除此之外，与纯理论分析相比，纯理论分析需要简化，局限于线性化波浪的问题，而数值解法更为直观，具有更高的普遍性。如果能够成功应用数值水槽进行非线性波浪的模拟，那么对于各种条件下的波浪运动特性的模拟，尤其是极端情况下波浪运动的模拟，也就有了实现的依据。