海洋環(huán)境中，人們對于深海原油、礦物和天然氣等資源的開發(fā)，建設(shè)了各種各樣的海洋構(gòu)筑物。這些構(gòu)筑物在使用期間不可避免地與周圍的復(fù)雜海洋環(huán)境相互作用，這包括波浪作用、風(fēng)作用、地震作用及海洋生物的棲息等等。其中，波浪對構(gòu)筑物及下覆海床的影響尤為常見且重要。在波浪作用下，構(gòu)筑物會受到波浪力、浮力、沖擊力和繞流力等荷載，這些作用力與構(gòu)筑物的穩(wěn)定性與安全性息息相關(guān)。同時(shí)，這些構(gòu)筑物也會改變波浪的傳播和發(fā)展形態(tài)，波浪遇到構(gòu)筑物會產(chǎn)生紊流、破碎、爬高、繞射和反射等物理現(xiàn)象，這有可能對承載構(gòu)筑物的海床產(chǎn)生沖刷、液化等不穩(wěn)定影響。研究海洋環(huán)境中，波浪的產(chǎn)生、傳播及其與各種海工構(gòu)筑物的相互作用對于海洋構(gòu)筑物的安全、海床穩(wěn)定及海洋環(huán)境中的物質(zhì)輸運(yùn)都具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

    由于現(xiàn)場野外觀測試驗(yàn)和室內(nèi)模型試驗(yàn)需要耗費(fèi)大量的人力物力，且耗時(shí)久，許多研究者轉(zhuǎn)而對波浪場進(jìn)行數(shù)值模擬。波浪的數(shù)值模擬能夠高度還原波浪的傳播機(jī)理及與結(jié)構(gòu)物的相互作用，提供對于波浪理論的驗(yàn)證與支持。由于高性能計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展，波浪場的數(shù)值模擬不再受制于存儲空間和 CPU 計(jì)算能力等的限制，可以實(shí)現(xiàn)非常龐大復(fù)雜的數(shù)值模擬。波浪場的數(shù)值模擬過程主要包含三個(gè)過程，分別是：數(shù)值造波、波浪的傳播、數(shù)值消波。其中，數(shù)值造波是提供穩(wěn)定波浪的基礎(chǔ)與源頭；波浪傳播過程中數(shù)學(xué)模型的選取決定了傳播過程中的紊流、繞射、衰減等物理過程；數(shù)值消波可以有效減小計(jì)算區(qū)域，將波浪在傳播末端去除，避免反射波浪對傳播過程的影響。

    以往文獻(xiàn)中有用FLUENT進(jìn)行數(shù)值造FLUENT鮮有報(bào)道基于COMSOL軟件的數(shù)值造波模擬，鑒于此，本案例將基于波浪理論，結(jié)合COMSOL軟件給出二維工況下造波過程的數(shù)值模擬，本案例實(shí)現(xiàn)的造波可為后續(xù)進(jìn)一步分析海浪與海床結(jié)構(gòu)物的流-固耦合作用提供基礎(chǔ)。

        數(shù)值造波模擬結(jié)果如圖所示。

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