留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

波浪模式的变分多尺度方法模拟

刘小刚 任睿超 王震 惠小健 章培军

刘小刚,任睿超,王震,等. 波浪模式的变分多尺度方法模拟[J]. 海洋学报,2020,42(11):34–38 doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.11.004
引用本文: 刘小刚,任睿超,王震,等. 波浪模式的变分多尺度方法模拟[J]. 海洋学报,2020,42(11):34–38 doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.11.004
Liu Xiaogang,Ren Ruichao,Wang Zhen, et al. Numerical simulation of wave pattern with variational multiscale method[J]. Haiyang Xuebao,2020, 42(11):34–38 doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.11.004
Citation: Liu Xiaogang,Ren Ruichao,Wang Zhen, et al. Numerical simulation of wave pattern with variational multiscale method[J]. Haiyang Xuebao,2020, 42(11):34–38 doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.11.004

波浪模式的变分多尺度方法模拟

doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.11.004
基金项目: 西京学院校科研基金项目(XJ180210);陕西省自然科学基础研究计划项目(2020JM-646);陕西省自然科学基础研究计划项目(2019-03-18);陕西省创新能力支撑计划项目(2018GHJD-21)。
详细信息
    作者简介:

    刘小刚(1983-),男,陕西省延安市人,副教授,从事计算流体力学、数学建模方面研究。E-mail:sun8894@163.com

  • 中图分类号: O241

Numerical simulation of wave pattern with variational multiscale method

  • 摘要: 针对波浪模式问题,将变分多尺度方法与自由面捕捉技术相结合;把波浪模式的各个物理量分解到“粗” “细”两种尺度上,引入消除数值伪振荡的稳定化结构;最后求解“粗” “细”两种尺度耦合的整体变分多尺度方程,模拟了水波自由晃动的1个周期和波浪的传播过程。模拟结果表明:采用变分多尺度方法模拟水波晃动和波浪传播不会引起数值伪振荡,得到精确的数值解,能够正确模拟水波自由晃动的周期性变化现象以及波浪的传播过程。
  • 图  1  初始时刻波浪的水平速度(u)、垂直速度(v)和压力

    Fig.  1  The horizontal velocity (u), the vertical velocity (v), and the pressure of the wave at the initial moment

    图  5  $T$时刻波浪的水平速度( u )、垂直速度( v )和压力

    Fig.  5  The horizontal velocity (u), the vertical velocity (v), and the pressure of the wave at the T moment

    图  2  ${T}/{4}$时刻波浪的水平速度(u)、垂直速度(v)和压力

    Fig.  2  The horizontal velocity (u), the vertical velocity (v), and the pressure of the wave at the T moment

    图  3  ${T}/{2}$时刻波浪的水平速度(u)、垂直速度(v)和压力

    Fig.  3  The horizontal velocity (u), the vertical velocity (v), and the pressure of the wave at the T/2 moment

    图  4  ${{3T}}/{4}$时刻波浪的水平速度(u)、垂直速度(v)和压力

    Fig.  4  The horizontal velocity (u), the vertical velocity (v), and the pressure of the wave at the 3T/4 moment

    图  6  初始时刻波浪的水平速度(u)、垂直速度(v)和压力

    Fig.  6  The horizontal velocity (u), the vertical velocity (v), and the pressure of the wave at the initial moment

    图  8  t=1.6 s时刻波浪的水平速度(u)、垂直速度(v)和压力

    Fig.  8  The horizontal velocity (u), the vertical velocity (v), and the pressure of the wave at t=1.6 s moment

    图  7  t=0.8 s时刻波浪的水平速度(u)、垂直速度(v)和压力

    Fig.  7  The horizontal velocity (u), the vertical velocity (v), and the pressure of the wave at t=0.8 s moment

  • [1] 丁磊, 于博. SWAN模型中不同风拖曳力系数对风浪模拟的影响[J]. 海洋学报, 2017, 39(11): 14−23.

    Ding Lei, Yu Bo. Impact of wind drag coefficients on wave simulation using SWAN mode[J]. Haiyang Xuebao, 2017, 39(11): 14−23.
    [2] 赵红军, 焦影霞, 孔俊. 强非线性和色散性Boussinesq方程数值模型检验[J]. 海洋学报, 2017, 39(5): 10−21.

    Zhao Hongjun, Jiao Yingxia, Kong Jun. Numerical validation of a Boussinesq-type model for highly nonlinear and dispersive waves[J]. Haiyang Xuebao, 2017, 39(5): 10−21.
    [3] Nachbin A, Milewski P A, Bush J W M. Tunneling with a hydrodynamic pilot-wave model[J]. Physical Review Fluids, 2017, 2(3): 034801. doi: 10.1103/PhysRevFluids.2.034801
    [4] Agapitov O V, Mourenas D, Artemyev A V, et al. Synthetic empirical chorus wave model from combined van allen probes and cluster statistics[J]. JGR Space Physics, 2018, 123(1): 297−314.
    [5] Żyliński M, Niewiadomski W, Sadowiec M, et al. Different methods of arterial compliance estimation tested with reservoir-wave model of arterial system[M]//Lhotska L, Sukupova L, Lacković I, et al. World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering. Singapore: Springer, 2019.
    [6] Langtangen H P, Mardal K A, Winther R. Numerical methods for incompressible viscous flow[J]. Advances in Water Resources, 2002, 25(8/12): 1125−1146.
    [7] Hughes T J R. Multiscale phenomena: green’s functions, the Dirichlet-to-Neumann formulation, subgrid scale models, bubbles and the origins of stabilized methods[J]. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 1995, 127(1/4): 387−401.
    [8] Hughes T J R, Feijóo G R, Mazzei M, et al. The variational multiscale method—a paradigm for computational mechanics[J]. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 1998, 166(1/2): 3−24.
    [9] Zienkiewicz O C, Taylor R L. The Finite Element Method Volume 3: Fluid Dynamics[M]. 5th ed. Singapore: Elsevier Pte Ltd., 2004.
    [10] Masud A, Khurram R A. A multiscale/stabilized finite element method for the advection-diffusion equation[J]. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 2004, 193(21/22): 1997−2018.
  • 加载中
图(8)
计量
  • 文章访问数:  181
  • HTML全文浏览量:  65
  • PDF下载量:  0
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-10-09
  • 修回日期:  2019-09-05
  • 网络出版日期:  2020-12-23
  • 刊出日期:  2020-11-25

目录

    /

    返回文章
    返回