基于隐式松弛区的三维流动模拟中波浪生成与阻尼的优化

在带自由面波的有限体积流动模拟中，域边界处的波浪反射会导致结果中的显著误差，因此必须将其最小化。这可以通过“隐式松弛区”实现，但仅当该松弛区依赖于具体算例的参数被优化时才有效。本文提出一种优化这些参数的解析方法。将该解析预测与来自不同水深、流动求解器与松弛函数的二维流动模拟结果，以及来自受非线性自由面波作用的强波浪反射体的三维流动模拟结果进行比较。本文结果表明，所提方法令人满意地预测了最优参数设置及相应反射系数 $C_{\mathrm{R}}$ 的上限。对于 $C_{\mathrm{R}}$ 的模拟结果大多低于或等于解析预测，但从未超出 $3.4\%$。因此，所提方法可被推荐用于工程实践。此外，表明隐式松弛区可视为强迫区的一种特例，后者是一族方法，其中包括吸收层、阻尼区与海绵层。讨论了这些方法间的共性与差异，包括本发现在多大程度上适用于这些其他方法及其反过来的情况。