[發明專利]一種多孔結構物水動力分析方法

在審

• 申請號: 202010550408.1
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111695267A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 劉勇;李愛軍;李華軍;方輝
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 齊勝杰

1.一種多孔結構物水動力分析方法，其特征在于，

包括如下步驟：

S1、基于勢流理論和多孔介質理論，建立多孔結構水動力分析數學模型；

S2、通過將速度勢在邊界上進行匹配建立線性方程組，使用圍道積分技術對矩陣系數進行重構；

S3、通過求解方程組確定速度勢中待定系數，計算多孔結構的反射系數、透射系數和能量耗散系數。

2.根據權利要求1所述的多孔結構物水動力分析方法，其特征在于，

所述步驟S1還包括：

水深為h，多孔結構物的高度和淹沒深度分別為a和d(d＝h–a)，寬度為B(＝2b)；

建立直角坐標系，原點位于靜水面，z軸豎直向上為正并與結構物中垂線重合，x軸向右為正方向；

波浪傳播方向與x軸正方向的夾角為θ；

為求解方便，將整個流體域分割成3個區域：區域1，x≤-b；區域2，|x|≤b；和區域3，x≥b；

在理想流體的假定下，可用速度勢Φ(x,y,z,t)描述整個流體的運動；

考慮圓頻率為ω的線性波，速度勢可表示成：

式中，Re表示取實部；φ(x,z)表示復速度勢；k_0y表示入射波波數k₀在y方向的分量k_0y＝k₀ sinθ；t表示時間；

將(1)代入拉普拉斯方程得到

復速度勢滿足以下邊界條件：

式中，j表示區域變量；K＝ω²/g；g表示重力加速度；ε、s和f分別表示多孔結構的孔隙率、慣性力系數和阻力系數；d⁺和d^-分別表示結構水平面的上側和下側；k_0x＝k₀cosθ；φ_I表示入射波速度勢；

速度勢還滿足相鄰區域界面條件：

φ₁＝lφ₂,x＝-b (10)

φ₃＝lφ₂,x＝b (12)

式中，D＝1(–d≤z≤0)，D＝1/ε(–h≤z≤–d)；l＝1(–d≤z≤0)，l＝s+if(–h≤z≤–d)。

3.根據權利要求2所述的多孔結構物水動力分析方法，其特征在于，所述方法還包括：

通過變量分離方法，滿足控制方程(2)和邊界條件(3)～(8)的速度勢可表示成：

式中，H表示入射波的波高；R_m、A_n、B_n和T_m是待定系數；κ_0x＝-ik_0x，k_m是方程K＝k₀ tanh(k₀h)＝-k_m tan(k_mh)的正實根；λ_n是下面復色散方程的根：

Z_m(z)和Y_n(z)是垂向特征函數：

Z_m(z)＝cos(κ_m(z+h))/cos(κ_mh) (17)

(17)中，κ₀＝-ik₀，κ_m＝k_m(m≥1)。