OpenFOAM中的数值造波技术：推板与摇板模拟

"基于OpenFOAM的数值造波——由查晶晶和万德成共同完成，该研究涉及开源CFD软件OpenFOAM中的interDyMFoam扩展，用于创建推板和摇板式的数值造波及消波功能。论文详细介绍了如何实现线性波和有限振幅波的数值模拟，并通过与实验数据对比验证了模型的准确性。" 基于OpenFOAM的数值造波技术是计算流体力学(CFD)在海洋工程领域中的一个重要应用。OpenFOAM是一款开源的、基于体素的计算流体动力学软件，它提供了一系列高级的求解器和工具，用于模拟复杂的流体流动问题。在这项研究中，研究人员利用OpenFOAM的interDyMFoam软件包进行了扩展，以实现数值造波功能，这包括了推板和摇板两种常见的造波机制。 推板式造波通常指的是通过一个可移动的平板以机械方式产生波浪，而在数值模拟中，推板的运动被转化为对流体边界条件的控制。摇板式造波则涉及使用可旋转的板来产生不同形状的波浪，这在数值模拟中需要精确地模拟板的动态行为及其对流体的影响。 查晶晶和万德成开发的数值造波求解器不仅能够生成线性波，还能处理有限振幅波，这是对海洋工程中复杂波浪现象的重要模拟。线性波通常适用于小振幅情况，而有限振幅波则考虑了非线性效应，适用于大振幅波浪的分析。在验证模型的准确性方面，研究者通过模拟瞬时极限波并与实验室实验数据进行比较，证明了他们的数值方法能够很好地再现实际的造波结果。 此外，为了解决数值模拟中的波浪反射问题，研究中还引入了波浪消波功能。在波浪水槽的末端设置了一个阻尼区，这个区域采用特定的算法来吸收传播过来的波浪能量，从而减少反射对主计算域的影响，提高了模拟的物理真实性。 关键词涉及的核心概念有：数值造波，OpenFOAM，动边界。数值造波是指使用数值方法模拟波浪生成的过程；OpenFOAM在这里作为计算平台，提供了实现这一过程的框架；动边界则指的是造波设备与流体之间的交互边界，其动态变化直接影响到波浪的形成和传播。 这项工作为海洋工程和水动力学领域的研究提供了新的工具，有助于更准确地预测和分析波浪行为，对于设计和优化海上结构的安全性和稳定性具有重要意义。