与复杂大尺度海浪及大气湍流相互作用的浮动结构的流固耦合模拟
流体动力学
2016-05-06 v1
摘要
我们开发了一种数值方法，用于模拟复杂浮动结构与大尺度海浪和大气湍流的耦合相互作用。我们采用高效的大尺度模型来生成海上风与浪的环境条件，随后将其纳入具有高分辨率两相流求解器和流固耦合（FSI）的模型中。大尺度风-浪相互作用模型基于 Yang 和 Shen (2011) 的双流体动态耦合方法，该方法采用高阶谱方法模拟水运动，并采用具有波动边界的粘性求解器模拟空气运动。由 Calderer、Kang 和 Sotiropoulos (2014) 开发的两相流 FSI 求解器基于水平集方法，能够模拟任意复杂物体与气流和波浪的耦合动态相互作用。大尺度波场求解器通过 Guo 和 Shen (2009) 的压力强迫方法将波浪输入近场 FSI 求解器，从而实现耦合，该方法在此处已扩展用于水平集方法。我们对简单波列和三维方向波验证了模型，并将结果与实验和理论解进行比较。最后，我们通过开展与真实海洋风浪相互作用的浮动式海上风力机的大涡模拟，展示了新计算框架的能力。
引用
@article{arxiv.1605.01460,
title = {Fluid-structure interaction simulation of floating structures interacting with complex, large-scale ocean waves and atmospheric turbulence},
author = {Antoni Calderer and Xin Guo and Lian Shen and Fotis Sotiropoulos},
journal= {arXiv preprint arXiv:1605.01460},
year = {2016}
}