非线性波浪作用下柱体垂荡运动的数值模拟研究

"非线性波作用下的柱体垂荡运动研究" 这篇论文主要探讨了非线性波浪对柱体垂荡运动的影响，是作者孙士丽、王瑾和倪宝玉在高等教育博士学科点专项科研基金的支持下进行的研究成果。在海洋工程领域，尤其是在波浪能量转换器和钻井平台等海上结构物的设计与分析中，理解和模拟波物耦合作用至关重要。由于实际海浪的非线性特性，当波浪与结构物发生相互作用时，这种非线性效应会显著影响结构的动态响应和负载。 论文采用无旋、不考虑粘性和不可压缩的势流理论作为基础，这是一种常用于流体力学问题的简化假设，可以降低计算复杂性。边界元法被选为数值模拟的方法，它能有效处理具有自由液面和瞬时湿物面的复杂边界条件。这种方法允许研究人员在全非线性条件下模拟二维柱体在Stokes波中的自由垂荡运动，Stokes波是一种经典理论，用于描述非线性波浪的行为。 通过这种方式，论文能够观察到柱体在非线性波浪作用下的运动规律，包括垂荡周期、振幅变化以及可能的能量交换过程。此外，研究还对柱体所受的波浪载荷进行了分析，这包括波浪力、扭矩等对结构物动态响应的关键参数。了解这些载荷对于评估结构的安全性、耐久性和优化设计都具有重要意义。 关键词涵盖了船舶与海洋结构物设计制造、波物耦合、非线性现象以及边界元法，表明该研究不仅关注理论模型的建立，也涉及实际工程应用。中图分类号U661.1则将论文定位在海洋工程技术的细分领域，即船舶与海洋结构物的设计与制造。 这篇论文提供了深入理解非线性波浪与柱体交互作用的理论框架和数值模拟方法，对于推动海洋工程领域的科技进步，尤其是对于提升波浪能利用设备和海上结构物的性能和安全性具有积极的贡献。