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Date of Publication:2017-08-01

Key Words:非静压模型;贴体坐标;非线性波浪;聚焦波浪

Abstract:本文为了模拟三维聚焦波浪问题,基于Navier-Stokes方程建立了三维非静压模型。控制方程的求解方法采用压力修正法。模型采用分层式的三维网格来离散计算域,所形成的三维网格系统由水平方向的矩形网格和垂向分层式的结构化网格组成。模型还采用了新颖的变量定义方式,最终求解的压力Poisson方程是对称正定的,可以采用预处理共轭梯度法有效求解,提高了模型的计算效率。为了模拟强非线性的三维聚焦波浪问题,模型在垂向采用广义贴体坐标系统。该坐标系统不仅具有普通贴体坐标的特征,而且对垂向分层网格的生成控制具有更大的灵活性,可以有效减少较大波陡所引起的压力梯度误差。通过与试验数据对比,验证了所建立的模型模拟三维聚焦波浪的能力,揭示了三维聚焦波浪的非线性与方向分布之间的关系。