系泊浮式结构波浪诱导响应的非静水压建模
大气与海洋物理
2022-08-19 v1 流体动力学
摘要
对停泊于港口或沿海水域的浮式结构的波浪诱导响应预测，需要准确描述波浪在可变底地形上的（非线性）演化、波浪与结构的相互作用，以及系泊系统的动力学。在本文中，我们提出一种新的先进数值模型，用于模拟停泊于任意近岸区域的浮式结构的波浪诱导响应。该模型基于非静水压方法，并在开源模型 SWASH 中实现，SWASH 为模拟可变底地形上的非线性波浪演化提供了高效的数值框架。模型扩展了对刚体的求解，并与水动力方程紧密耦合。模型针对两个考虑不同几何复杂程度浮式结构的测试用例进行了验证：代表波浪能转换器的圆柱几何，以及具有更复杂船体形状的水面 vessel。考虑了一系列波浪条件，从单色波到短峰海况。对激励力、附加质量、辐射阻尼和波浪诱导响应的模型预测与势流方程的基准解吻合良好。除对主波（海浪-涌浪）分量的响应外，模型还能捕捉系泊 vessel 的二阶差频强迫与响应。重要的是，模型以相对较粗的垂直分辨率捕捉了波浪诱导响应，从而允许在真实港口或沿海区域尺度上的应用。所提出的模型由此提供了一种新工具，可无缝模拟复杂底地形上的非线性波浪演化以及停泊于沿海水域的浮式结构的波浪诱导响应。
引用
@article{arxiv.2204.04223,
title = {Non-hydrostatic modelling of the wave-induced response of moored floating structures},
author = {Dirk Pieter Rijnsdorp and Hugh Wolgamot and Marcel Zijlema},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.04223},
year = {2022}
}