小尺度杆件周围流场及其受力的三维计算

数值模拟作为新兴的研究方法，可以为小尺度杆件波浪力的计算提供一种具有工程应用前景的新方法。本项目采用基于有限元和三步分裂算子法并结合大涡模拟的数值模型，求解三维不可压粘性流体的Navier-Stokes方程，得到小尺度杆件周围流场及波浪力，并将数值模拟结果和物模实验结果相对照以验证数值模型的可靠性。建立了二维数值波浪水槽，模拟了波浪作用下小尺度水平杆件周围流场及其所受的波浪力。将代数多重网络法（AMG）和预条件的稳定的双共轭梯度法（Preconditioned Bi-CGStab）用于求解压力Poisson方程。完成了三维数值模拟程序的编制。成功地模拟了圆柱周围的三维流场结构和圆柱受波浪力，其结果与物模实验结果和国外已发表成果相吻合。成果有很好的实际应用前景。