[发明专利]基于OpenFOAM的三维海浪与负载交互的数值仿真模型建立方法

权利要求书

1.基于OpenFOAM的三维海浪与负载交互的数值仿真模型建立方法，其特征是，包括：

首先建立数值波浪水池，并设置所需要的负载，随后设置数值波浪水池中的每一点初始物理参数包括速度、压力和水平面的状况，然后通过求解器不断迭代求解得到负载所受到的压力随时间变化的值，最后进一步对压力积分得到负载所受的水平力、垂直力和纵摇力矩，实现负载与三维海浪的数值仿真和受力结果分析；

建立数值波浪水池步骤：设置数值水池的大小及网格尺寸；

利用三维海浪生成器，设定波浪的参数、计算数值水池中波浪的水平速度和垂直速度分布、利用消波避免波浪传播到数值水池的末端反射回来影响之后入射的波浪；

设置整个数值波浪水池的初始条件，需要设置的初始条件包括速度、压力以及波浪和自由面的情况；

设置负载的大小和形状：选择一个指定规则形状区域内的所有微小网格单元，然后将其内部网格去除点，只保留最外侧的网格，并对这个区域的所有网格指定为一个整体，得到一个指定形状的负载；

使用求解器求解得到整个波浪池的物理参数：通过求解器不断迭代求解得到负载所受到的压力随时间变化的值；

在建立好的数值波浪水池中放置长方体类型的负载，然后进行模拟计算得到负载所收到的水平力、垂直力和纵摇力矩随着时间变化的图像，然后对所得到的数据进行FFT处理，得到对应当前波浪和负载参数的一点值，然后改变负载的参数或者波浪的参数，得到负载的受力情况随着某一个参数的变化情况。

2.如权利要求1所述的基于OpenFOAM的三维海浪与负载交互的数值仿真模型建立方法，其特征是，在建立模型之前首先基于OpenFOAM建立全局坐标系及负载坐标系，负载的三个姿态角就是负载坐标系和全局坐标系之间的方位关系，分别对应于负载的首摇、纵摇和横摇的角度。

3.如权利要求2所述的基于OpenFOAM的三维海浪与负载交互的数值仿真模型建立方法，其特征是，(O_g-X_gY_gZ_g)定义为全局坐标系，其中O_g为负载质心，O_gX_g为波浪正向传播的方向，也是数值波浪水池长度边所在的方向，O_gY_g为水平面上数值波浪水池的宽度边所在的方向，O_gZ_g符合右手定则垂直向上；

(O_b-X_bY_bZ_b)定义为负载坐标系，其中O_b为负载质心，O_bX_b为负载的长度边所在的方向，O_bY_b为负载的宽度边所在的方向，O_bZ_b为符合右手定则负载的高度所指的方向。

4.如权利要求1所述的基于OpenFOAM的三维海浪与负载交互的数值仿真模型建立方法，其特征是，设置数值水池的大小及网格尺寸时，在数值波浪水池的基础上采用OpenFOAM自带的网格生成工具blockMesh产生网格，blockMesh是一个分块生成网格的程序，将整个计算域视为一个大块，网格密度在x、y、z方向相等。

5.如权利要求3所述的基于OpenFOAM的三维海浪与负载交互的数值仿真模型建立方法，其特征是，计算数值水池中波浪的水平速度和垂直速度分布时，利用Stokes一阶线性波浪理论，计算t时刻数值水池中任意一点(x,y,z)处的在O_gX_g、O_gZ_g方向上的波浪速度。