邊界元素法在海岸工程應用

初稿完成2008/01/24 改版日期2024/03/12

更新日期2024/06/24  連絡周宗仁

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應用Delaunay三角分割建置3維海域各邊界網格元素

應用Delaunay三角分割建置數值3維造波水槽模型自動化

      

入門篇

數值解析法

基礎方程式

Laplace方程式與邊界值問題

 

邊界元素法簡述

數值解析用相關不規則波譜公式摘要

 

 離散化元素

1維元素  2維元素

2維邊界元素法

一定元素  線性元素

3維邊界元素法

四邊形一定元素  四邊形線性元素

 

頻率領域篇

  

斷面2維問題

 

基本方程式

2維理想流體微小振幅波運動

入射波領域及透過波領域的速度勢嚴密解

入射波領域及透過波領域的速度勢近似解

空隙物質內微小振幅波運動

理想流體領域與空隙物質流體領域相接邊界的邊界條件

消波岸壁及海底邊界條件

2維簡諧運動浮體表面邊界條件

 

應用例

任意海岸斷面

任意海底地形

透水式潛堤

透水式防波堤

消波護岸

靜波池式消波岸壁

岸壁前透水式潛堤

潛水式浮體

半潛式浮體

岸壁前半潛式浮體

岸壁前潛水式浮體

波浪特性

    

平面2維問題

 

基本方程式

邊界積分方程式應用於Helmholtz方程式

 

應用例

複數柱體

 任意形狀反射率等水深港池

      

空間3維問題

 

基本方程式

3維理想流體微小振幅波運動支配方程式及邊界條件

等水深外海領域假想邊界面速度勢函數與導函數間關係式

假想邊界面及消波岸壁的邊界條件

3維空隙物質內微小振幅波運動

3維理想流體領域與空隙物質流體領域相接邊界的邊界條件

3維簡諧運動浮體運動方程式

 

應用例

礁石區波變形

任意形狀海底地形港池水面波動

 結構物引起等速流場變化

波流共存場

沿岸透水消波離岸潛堤群

 沿岸附近半潛式浮體

外海透水消波離岸潛堤群

外海半潛式浮體

 

時間領域篇

 

斷面2維問題

  

 基本方程式

 活塞式造波板的造波方程式

 支配方程式及邊界條件

   

應用例

 波溯上及碎波

部份反射吸能式斷面造波水槽

無反射吸能式斷面造波水槽

半潛式浮體

潛水式浮體

岸壁前半潛式浮體

岸壁前潛水式浮體

      

空間3維問題

 

基本方程式

 直線型活塞式造波板蛇型造波機的造波方程式

 L型活塞式造波板蛇型造波機的造波方程式

支配方程式及邊界條件

       

應用例

3維邊界元素法應用於3維港池造波

數值3維造波水槽

非線性規則波交互干涉

孤立波交互干涉

   

程式集

通用程式

矩陣乘積 seki

 矩陣加法 wa

 矩陣減法 sa

 實數逆矩陣 minvs

複數逆矩陣 cminvs

2x2矩陣的實數逆矩陣  mir2

2x2矩陣的複數逆矩陣 mic2

2x2矩陣的複數連立方程式 cq2

4x4矩陣的實數逆矩陣 mir4

 8x8矩陣的實數逆矩陣 mir8

亂數  randum

從無因次週期求波數 shg_kh

 波長 wave_length

斷面2維FORTRAN程式

邊界積分方程式(線性元素) g2_2d

入射波領域假想邊界面勢函數與法線方向導函數間的關係式 f_z

透過波領域假想邊界面勢函數與法線方向導函數間的關係式 fp

浮體表面勢函數與法線方向導函數間的關係式(線性,週期性)

浮體表面勢函數與法線方向導函數間的關係式(非線性)

流速分佈(線性元素) vel_2d

能量守恆(線性元素)

靜水面無結構物 energy_2d 

靜水面有1個結構物 energy_2da

平面2維FORTRAN程式

中點座標及法線設定 coor_hankel

邊界積分方程式(一定元素) g2_hankel

入射波勢函數及導函數 incident

連立方程式 harbor_2D

空間3維FORTRAN程式

法線方向成分 normal_3d

 外海領域邊界線(2D)法線方向 normal_2d 

外海領域邊界面(3D)水深函數 rq

流速分佈(一定元素) vel_3d

四邊形一定元素

單一矩陣邊界積分方程式(一定元素) g3

2x2部份矩陣邊界積分方程式(一定元素)  g3_2x2 

連立方程式 harbor_3d 

四邊形線性元素

自由水面節點設定 surface

 第1造波板節點設定  paddle_1

 右側岸壁節點設定  right

第2造波板節點設定  paddle_2

 後側岸壁節點設定 beach

 等水深底面節點設定 bottom

任意水深底面節點設定 terrain

 元素設定 coor_3d

立方體邊界積分方程式8x8非零子矩陣單機 g3_8x8_1

3維蛇型造波機平面水槽1部PC  3dwave

 2維斷面造波水槽2部PC 2dwave2

3維蛇型造波機平面水槽4部PC 3dwave4

 3維蛇型造波機平面水槽8部PC 3dwave8

平行計算

平行計算Fortran Compile設定 setting_win

 平行計算免費應用軟體 mpich mpich

 

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