弧形胸墙结构：BFC-VOF方法的水动力特性模拟与波浪力分析

本文档探讨了在2013年发表的一篇关于弧形胸墙结构水动力特性的数值模拟论文。论文标题为“弧形胸墙结构水动力特性的数值模拟”，由李雪艳和范庆来两位作者在鲁东大学岩土工程重点实验室完成，发表于《哈尔滨工程大学学报》第34卷第11期。研究主要针对笛卡尔坐标系下VOF（体积-of-fluid）方法在处理复杂边界自由表面流动时存在的精度问题。 在论文中，作者指出传统的VOF方法在模拟复杂边界时存在困难，因此他们采用连续方程和雷诺平均方程作为基础控制方程，并结合k-ε湍流模型来封闭方程组。他们对SIMPLE算法进行了修正，以适应贴体坐标系下的网格结构，这有助于提高压力-速度场的求解精度。同时，他们改进了贴体坐标系下的界面跟踪方法，从而构建了一个基于BFC-VOF（边界融合VOF）的方法，用于解决波浪与弧形胸墙之间的相互作用问题。 通过这个模型，研究人员对弧形胸墙结构附近的波面、流场以及结构所承受的波浪力进行了数值模拟。他们的研究结果显示，贴体网格模型在处理复杂边界自由表面流动方面表现优异，能够提供更为精确的结果。具体来说，他们发现随着弧形胸墙圆弧半径的增加，迎浪面所受的波浪力呈现出减小的趋势。 关键词包括BFC-VOF算法、SIMPLE算法、弧形胸墙和波浪力。该研究不仅对工程技术领域具有理论价值，也为实际工程中的波浪防护结构设计提供了数值分析的参考依据。文章的DOI为10.3969/j.issn.1006-7043.201207071，网络出版地址为http://wk.cnki.net/kcms/detail/23.1390.U.20131112.0835.007.html，中图分类号为U656，文献标志码为A，文章编号为1006-7043(2013)11-1385-06。 这篇论文对于理解弧形胸墙在海洋工程中的动态响应，特别是在波浪荷载作用下的性能评估，以及如何通过数值模拟优化设计等方面提供了重要的技术支撑。