基于入流边界的 Navier-Stokes 波浪水池：在平坦与倾斜底床上传播波浪的验证与确认
流体动力学
2019-10-29 v2
摘要
在 Navier-Stokes (NSE) 框架下基于质量源函数的数值波浪水池 (NWT) 算法的发展受到多重设计问题的阻碍，例如：(a) 刻画源区域若干变量的优化，(b) 波浪-涡量相互作用，以及 (c) 必须在造波机两侧均建模域的强制性要求。本文中，我们通过提出一种保体积的基于入流边界的 Navier-Stokes 波浪水池来规避这些障碍。波浪生成与传播在双相 PLIC-VOF 设置中建模。利用运动学拉伸实现近乎精确的体积极 preservation（在任意大陡度下），旨在平衡静水面上下各点间的流向动量。通过对动量平流采用混合三阶与限制器格式，防止陡波的 Numerical 阻尼。此外，采用了网格阶梯策略以在交错变量排布上建模非笛卡尔浸没边界。所提 NWT 模型针对各类波浪传播场景进行了严格基准测试。这些包括：(a) 不同陡度的单色波，(b) 叠加自由谐波的单色波，(c) 深水不规则波，以及 (d) 发生在淹没梯形坝上的波浪变形。报道了与解析、数值及实验数据的极佳一致性，并确立了所提 NWT 模型的确认与验证。
引用
@article{arxiv.1902.09503,
title = {An inflow-boundary-based Navier-Stokes wave tank: verification and validation for waves propagating over flat and inclined bottoms},
author = {Shaswat Saincher and Jyotirmay Banerjee},
journal= {arXiv preprint arXiv:1902.09503},
year = {2019}
}
备注
Manuscript under preparation for submission to a journal