土木工程系论文
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土木工程系论文范文第1篇
关键词 高层建筑 施工 土木工程 措施
中图分类号：TU974 文献标识码：A
1引言
随着时代的快速发展，资源过度消耗，国土的紧张性致使土地综合利用效率进一步加大，高层建筑的建设已经成为城市发展的主体。然而，建筑物的数量和高度在不嘣黾邮保其施工难度加大，技术要求更严格，涉及到的专业领域更广。若要高质量高效率的完成施工项目，需要全面分析目前土木工程的近况。
2高层建筑的施工特点
当高层建筑的层数和高度增加到一定程度时，它的功能适用性、技术合理性和经济可行性都将发生质的变化。与多层建筑相比，在设计上、技术上都有许多新的问题需要加以考虑和解决。
高层建筑的工程量、劳动量大增，工序增多，各专业工种交叉作业，施工管理和协调控制复杂；由于高层建筑的体积、面积很大，施工准备阶段需大量采购各材料、配件及机具设备，工作量很大；庞大的建设规模，需要的工期一般为2-3年及其以上；建设周期长，则可能面临新工艺、新材料、新技术带来的风险；由于层数多、高度大，高处作业多、垂直运输量大，易在城市施工现场造成安全事故。因此在高层建筑中，需要一体化的施工管理组织协调机构，需要严格控制施工质量。
3关于高层建筑土木施工的质量控制
3.1建筑裂缝的产生及预防
裂缝是高层建筑工程中普遍存在的问题，对施工质量有严重的影响。裂缝由多种原因形成，其种类也比较多，有稳定的，有闭合的，还有动态和静态的。无疑，考虑到整个施工过程，需要最大可能的来解决裂缝的产生。
建筑工程裂缝的治理，应根据建筑的特点确定措施，先判明开裂原因，对造成影响开裂的因素进行处置后，在进行裂缝处理。在设计时，可采取的预防措施有：降低荷载作用和间接作用；释放作用效应；提出建筑材料和构配件的体积稳定性和变形能力的要求；提高建筑构配件及其连接或材料抗裂性能。
具体方法包括“降”、“放”、“限”、“抗”等方面的技术措施。同时，对混凝土后期的养护也能减少裂缝的产生，后期混凝土表面易干燥收缩产生裂缝，若给予适宜温度和湿度保持其结构的湿润，就能有效解决这一问题。具体施工的时候，应结合这两种方法，以提高施工质量。
3.2建筑混凝土浇筑的强度控制分析
混凝土浇筑是建筑过程中至关重要的环节。其一，要采用先进的浇筑方法和技术，当浇筑的面积过大时，需要进行建筑层的预冷却处理，使混凝土和水温之间的温度差控制在25摄氏度左右，浇筑结束之后，还要定期关注温度的变化情况，记录数据，二次浇筑时把握好时间，在第一层混凝土将要凝结还未凝结之前进行，同时，控制好振捣器的使用力度和范围，使得裂缝或空洞刚好没有产生；其二，不合理的浇筑顺序将会引起严重的后果，所以必须根据建筑的施工特点明确合理的浇筑顺序。在整个浇筑过程之中，结点处于很关键的部位，所以其质量的可靠性、牢固性需要现场监理人员的严格检查。
由于施工时间的限制、裂缝的不可避免，必须重视混凝土后期的养护工作。完全依赖于混凝土自身的质量并不能保证其后期面临问题不会发生，所以，混凝土的浇筑离不开专业人员的养护工作，定时检测记录数据，并及时实施养护措施，保证混凝土后期的安全可靠性。
4高层建筑施工质量的影响因素及控制措施
4.1高层建筑施工质量的影响因素
市场经济下的激烈竞争，必然对新时期建设项目的组织、施工提出更高的要求。然而，以往组织施工中，组织者受限于传统思维，缺乏创新，致使工程质量的缺陷，经济效益不明显。
4.1.1重建不重管
其一，在高层建筑当中，需要使用到各种各样的机械设备，由于设备的性能和技术参数决定着施工的进展，在使用设备之前需做好检查，使用之后需保管和养护。一旦忽视检查工作或偷懒觉得影响不大，将导致隐患的发生，后果不堪设想，例如，一台三脚架的质量出现问题，而前期后期的检查出现漏洞，施工过程中则会出现坍塌现象，甚至严重到人员伤亡。因此，机械设备需要相关人的严格管理，避免因机械问题而出现的事故。其二，在一个工程项目中，管理人员到操作人员若不能严格遵守规章制度，不重视技术规范或操作规程，走走形式，将给实际操作带来安全隐患。一旦操作失误，不但影响工程质量和进度，还可能造成人员伤亡。其三，安全措施管理的缺失，负责安全的相关人员责任缺失，在实际操作中，很少组织或不组织安全知识教育，再则，防护措施不到位，消防措施虚设，诸多原因留下了安全隐患。
4.1.2工程质量监督漏洞
由于不重视某些周围环境因素，致使工程质量监督中通常会出现建筑周边环境的监控不到位，比如施工过程中，在进行基坑施工的时候忽略了地下室这一影响因素，将会导致塌方现象的出现，给施工作业带来非常严重的影响。此外，由于对周边环境的考虑不周到，实际操作中可能会出现地下水结构的破坏的情况，使得土质变的酥松，最终引起土质承载能力的下降。所以，施工前要全面了解周围的环境，综合考虑各种影响因素或潜在的影响因素，做好预防措施和应对策略，并及时记录工作，防止问题再次发生。
4.2提高高层建筑施工质量的控制措施
4.2.1加大建设过程中的监管力度
对涉及到管理缺陷的问题上，具体分析，逐个进行解决。第一，机械设备的检查和维护要配备专门人员负责，施工之前进行严格安全检查，确保其正常工作，施工过程中也要定时检查以防损坏，施工后期及时检查和养护工作，保证设备在使用时完好无损。第二，强化建筑行业的自我规范监管体制，严格遵循相关的规章制度，建立多部门的联合协调运作机制，相互协作和监督。第三，加强安全意识教育，出台创新性的安全监管手段，将安全生产的主体责任落实到位。总之，管理措施的改进确保整个建筑工程有条不紊的进行。
4.2.2引进先进技术和高端人才
先进的技术和高端的人才，刺激建筑行业向专业化、现代化方向迈进。在高层建筑的施工管理过程中，管路人员的专业素养决定质量管理的有效性、先进性。对当前建筑过程中文化程度相对较低的操作人员而言，理论基础的缺乏和现代化专业培训的制约，都将影响工程的建设，人才储备显得尤为重要。此外，要关注技术革新，引进先进的施工技术和设备，在当前现代化进程不断推动发展背景下，落后就会淘汰，及时引进来确保工程质量和效率的进一步提高。
5结论
高层建筑的起点高度或层数，各国规定不一，且多无绝对、严格的标准。目前，中国规定接近20层的为中高层，30层左右接近100米称为高层建筑。其在城市发展中优势逐渐突出，能够节约城市土地，缩短公用设施和市政管网的开发周期，从而减少市政投资，加快城市建设。但是，高度的增加必然引起施工难度的增加，高层建筑的建造往往涉及到广阔的专业内容，其结构的复杂化，考验着施工技术。
参考文献
[1] 顾培军.高层建筑监理质量控制的几个注意点[J].科技信息（学术研究），2007（18）.
土木工程系论文范文第2篇
人才培养目标主要有研究型人才和应用型人才，其中研究型人才主要从事理论研究工作，研究的是事物内部规律，应用型人才则指的是从事非学术型工作的实际操作者，比较注重实践动手能力。这两者之间的存在一定的差异性，一方面注重学术理论的研究，另一方面注重知识的应用，但是两者都同样推动社会的发展。应用型人才具有知识面较广的特点，不仅需要扎实的专业基础知识，还要对一定的科学人文知识和财务、管理等知识具有一定了解，应用型人才在工作时还有可能涉及一定除专业知识以外的知识，所以，较为宽广的知识面能够帮助应用型人才更好地开展工作。应用型人才还具有动手能力较强的特点，具备成熟的技术和规范的基础知识，并且具有将理论知识转变为实践行为方面的能力。除此之外，应用型人才还要具有较高的素质，其中包括思想素质和文化素质以及身体素质，较高的素质能够尽快得到社会的认可，并且有利于其未来道路的发展。
2应用型本科院校土木工程学科的特点解析
应用型本科院校是大众化的高等教育，一般属于教学型院校和地方性院校，并且面向地方经济和社会发展的需要来设置应用学科专业，能够强化实践实训教学和提高应用能力，比较重视应用研究，能够促进学科和研究紧密结合，适应市场经济发展的需要，为社会管理提供服务型的实用人才。从现代社会的发展规律来看，未来工程人才需要的是复合型人才，为满足社会对人才的需要，土木工程专业应用型人才培养体系应随着社会发展和土建行业产业结构进行调整。土木学科人才的要求不再是计划经济体制下的传统产业的人才培养体系，在传统的工程教育中主要存在两点不足：一个是工程学科教育中实践经验不足，另一个是工程实践训练较多但是工程科学教育较缺乏。现代工程师必须坚持将工程科学教育和工程实践训练结合起来，运用并行工程的概念将两者统一起来，从而形成一种现代工程教育的观念，这给应用型人才的素质提出了更高的要求，也就是本科院校中土木工程专业大学生应具有良好的人格、扎实的理论基础以及较强的实践应用和适应能力。从而为各行业提供高质量的就业人才。应用型本科院校土木工程专业人才培养的目标，是在面对现代社会高新土木建设工程领域中生产、建设、管理和服务等基本岗位，从事解决实际问题和维持正常工作运转的高等技术型人才。这些高等技术型人才应具备扎实的土木技术学科基本知识和基本技能，其中包括在技术应用中必不可少的非技术知识。应用型本科院校人才一般具有较强的技术思维能力，比较擅长技术的应用，并且能够解决生活和工作中的实际问题，成为现代技术的应用者、实施者和实现者。
3构建应用型本科院校土木工程专业人才培养体系的目标选项
1.课程设置
本科院校土木工程专业人才培养体系的构建需要对教学内容、课程体系进行调整，其中课程体系的建设要和实际社会情况相符，并以工程实际为背景，紧密结合工程实际进行教学。目前课程设置方式主要是按照课程性质划分为公共基础课、专业基础课以及专业课，并按照学习方式的不同划分为必修课、选修课，其中专业基础课程又分为学科基础课和专业基础课。课程体系应采用平台和模块相结合的方式，平台指的是公共基础课程平台、学科基础课程平台和专业基础课程平台，模块则指的是专业方向模块。很多课程设置要将人才培养需求作为导向和动态来进行确立，对专业方向并没有很强的归属性。目前我国本科院校土木工程专业理论课程学时和国外高校相比较，存在很大差异，繁重的学习任务量并不利于应用型人才的培养，甚至还会适得其反。应用型本科院校土木工程专业人才培养体系中课程设置，首先应满足培养目标所提出的要求，应用型人才的培养目标的实现主要是通过相应的课程体系的实施来达到目的，所以，课程体系设置的根本价值在于满足应用型人才培养目标，土木工程专业的学生需要具备实践能力，以面向工程为主要手段，来实现应用能力培养目的，在对课程教学内容进行精心设计的同时还应适当增减相关课程和课时，其中专业基础课程要结合工程实际进行教学。其次，课程设置还应能够反映本科院校人才培养的特色，高校尤其是本科院校之间都存在着层次类型、办学优势、办学理念和行业背景以及培养目标等方面的差异，这需要所有本科院校都要体现自身特色，培养的人才能够和当地市场的工程技术人才要求相符，利用本科院校的优势来制定相关的课程体系。
2.师资队伍
应用型本科院校土木工程专业人才的培养离不开强大有力的师资队伍，人在事物的发展过程中占有决定性地位，所以本科院校应将以人为本作为办学的基本理念，同时也是应用型人才培养体系构建的出发点。师资队伍素质结构应进行调整，构建具有工程特色的教师队伍来满足应用型人才的要求。除了本校固有的师资力量外，还可以根据本校的实际情况和学科建设的需要来设置和责任权利一致的特殊的教师岗位，如设置重点学科带头人、专业带头人和科研骨干等技术职位。本科院校除了本校所具有的稳定的在职教师队伍外，还应从校外聘请一支高素质的兼职教师队伍，保证教师队伍和外界之间信息的沟通交流。还可鼓励本校教师积极考取注册执业资格证书，如注册建筑师、结构工程师、造价师、监理工程师等，获得执业资格的教师在课余时间参与到实际工程建设中，将工作中实际遇到的问题以及解决措施和教学内容进行有效结合，学生能够获得课本知识之外的实践技能。本科院校还可每年派几名优秀的教师挂职，如设计研究院、施工单位、房地产等企业单位，能够直接参与到工程项目的设计、施工和管理等。利用已经具备的专业知识结构体系来弥补教材内容中存在的不足。同时还可从建筑设计院、施工单位和造价事务所等企业单位中聘请具有丰富工作经验的工程技术人员来从事教学工作，能够更快实现应用型人才培养的目标。
3.教学方法
应用型人才培养体系是现代社会发展下一种全新的人才培养观念和模式，具有自身特色和较高的教学质量是构建应用型本科院校土木工程专业人才培养体系的关键。应用型人才的培养目标是集生产、服务和管理一体的高级实用性人才，这也是土木工程专业学生应当具备的三种职业岗位能力，当然培养学生的实践能力不仅需要一定的物质条件作为基础，还需要一定的时间和课程安排，来保证教学效果，提高理论教学的效率。改变传统填鸭式教学方法，积极实行有效的案例式、问题引导式和讨论式等教学方法，调动学生的学习热情后，激发学生独立思考和创新意识，提高学习积极性的同时，培养学生对问题的分析和解决的能力，将学生作为课堂主体，能够有效提高教学质量和效果。教学中充分利用现代教学工具，如使用多媒体教学能够将抽象的知识直观的展现给学生，将建筑材料、力学、工程制图等优秀的电子课件上传到校园网页上，给学生提供课后浏览的机会，能够进一步加深和巩固课堂教学内容。注重给学生提供更多的实践机会，课堂中要以培养学生的实践能力为主，以理论教学为辅，土木工程专业中土木工程材料、土力学、建筑测量、土木工程施工技术和建筑制图等都是偏重于实践的课程，教师应将课堂大部分时间让学生进行实际上手操作，并评选出优秀的作品，增强学生自信心。学校实验中心应全天候为土木工程专业学生开放，学生可以自行成立科研课题小组，利用实验中心资源，充分利用课余时间来提高自身实践技能水平。注重高新技术在实践教学中的应用，并且组织学生在假期参与生产实践中，利用假期时间进行试验研究。
4结束语
土木工程系论文范文第3篇
关键词：水力计算 优化设计
参考文献
1 郑关源.网络图论简介.北京：人民教育出版社，1978.10～15
2 黄 炜.钢铁工业给水系统可靠性分析与设计研究.［硕士学位论文］.合肥：合肥工业大学土木工程系，1997
土木工程系论文范文第4篇
(一)选题多元化与自主化
毕业设计选题可多元化，如建筑结构设计、基坑设计、施工组织与概预算及论文等类型。尽量选择与学生将从事工作相关的题目，也可以让学生自主选题，一方面使学生尽快熟悉工作性质和工作流程，另一方面增加设计的目的性，激发学生对毕业设计的热情。需注意的是，毕业设计选题多元化、自主化不等于简单的岗前培训，应避免急功近利。应用型本科院校的毕业设计选题应具有一定的“全局观”，不仅要让学生知道做什么、如何做，也要掌握相关的结构基本概念。近几年结构设计类课题选择框架结构还是剪力墙结构一直存在较大的争论，实践证明，选做框架结构更能达到“授人以渔”的目的。
(二)选题团队化与合作化
一项工程需要多专业分工合作或需要多方的比较优化，如一栋建筑的完成需要建筑、结构、暖通动力等专业人员的参与。采用团队化课题，可让相关专业学生都参与，模拟一个真实的工程环境，不但能激发学生的学习积极性，提高工程实践能力，还能锻炼学生组织沟通能力。针对此类选题，应注意制定科学灵活的考核方式。
(三)教研结合，相得益彰
应用型本科院校的大多数专业都需要教学和科研“双肩挑”。科研项目一般都反映了本学科的最新发展动态，有利于开阔学生视野，激发学生好奇心、创造性和工作热情。在应用型本科院校中，教研结合将更好地为学生创造真实的实践环境，有利于学生职业目标的设定和实现。同时，结合科研选题还可解决应用型本科院校研究生少、科研人力不足的问题，从而可以让专业教师拥有更多的时间提高教学质量。学院近几年针对结合科研项目的毕业设计进行了诸多有益的尝试，反响热烈。
二、优化教学内容，注重结构概念
对结构设计类题目，手算设计效率不高，且目前设计单位均采用PKPM、ETABS或盈建科等专业软件进行设计出图。同时，应用型本科院校学生大多面临到工作单位实习而毕业设计时间不足等问题。鉴于此，笔者建议应用型本科院校毕业设计可在手算为主、电算验证的传统模式基础上，适当提高电算比例，并注重结构概念的培养。如对框架结构毕业设计，其中单榀框架结构在竖向荷载和水平作用下的内力分析可直接借助SAP2000等软件完成，相比“分层法”和“D值法”可节省不少时间，专业理论知识得到工程实训的同时，工作效率显著提高，可让学生从纷繁复杂的计算中抽身出来，拥有更多的时间去巩固和提升结构概念设计能力。近几年的毕业设计教学实践证明，该种方式起到了良好的教学效果。需注意的是，电算比例的提高应以不影响结构概念掌握为原则，且利用专业软件进行辅助设计的前提是对其计算原理、过程及参数的理解，只有这样才能对其结果进行可靠的评判。近几年，在答辩过程中发现不少学生完全依赖PKPM等软件电算完成毕业设计，而对相关参数意义和设置一知半解，远未达到毕业设计的教学目的。
三、建立创新机制，提高教学质量
毕业设计创新机制的建立，符合“卓越计划”创新教育相关精神，可从毕业设计指导模式、学生优化分组及实践教学基地建设等多方面入手，提高教学质量。
(一)导师小组联合指导模式
一个教师带几个学生的毕业设计指导模式，师生之间能充分交流，有利于培养学生的独立思考能力和创新能力。但由于每位教师专业技能、指导方式的差别，难以保障毕业设计的整体质量。由青年教师与富有教学和工程实践经验的教师组成联合指导小组，既保证了每位学生得到全方位、高水平的专业训练，还可弥补部分教师工程经验不足的问题，起到“传帮带”的作用。
(二)双导师合作指导模式
聘请理论功底扎实、实践经验丰富的工程师与校内指导教师合作指导学生毕业设计，不仅可培养学生解决实际问题的能力，还可提高校内指导教师的实践水平。目前，学院校企合作指导毕业设计比例占总数的近60%，毕业设计质量明显改善。
(三)优化学生分组
通过网络双向选择的选题管理形式，虽可满足学生个性化的培养要求，但在师生沟通不充分的情况下，易出现优良学生相对集中情况，不利于整个院系毕业设计工作的开展。院系应根据每个学生的理论水平和动手能力，通过合理分组，保证在同一导师或同一组下存在多层次水平的学生，有助于毕业设计整体质量的提升。
(四)实践教学基地
通过建立校外实践教学基地，借助社会力量办学，是开拓毕业设计实践性教学和综合素质与工程能力培养的有利途径。通过“产学研”渠道，与热心支持学校教学的设计、施工和企事业单位建立机制灵活、优势互补的校外实践教学基地，可有效地解决毕业设计选题和指导与工程实际脱节的问题，对提高和保证毕业设计质量大有裨益。目前，学院已与上海华东发展城建设计(集团)有限公司等多家单位建立了合作指导毕业设计实践教学基地。
四、加强实践训练，提高教师素质
应用型本科院校的土木工程专业毕业生大部分就业于施工单位，工作在生产第一线，侧重于解决工程中的实际问题，因此教师除应有较深的专业理论功底之外，还应具有丰富的工程经验和工程阅历。学院近几年通过以下措施，进一步提升了指导教师的工程素质。
(1)加强“双师型”教师队伍建设，鼓励专业教师积极参加建设部组织的执业资格考试。目前，土木工程系60%以上的教师具有注册结构工程师、注册岩土工程师、注册建造师及注册监理师等专业执业资质。
(2)鼓励教师积极参与工程实践，并把工程实践的成果纳入教师考核体系。目前，教师参加横向项目的比例达到100%。
(3)鼓励教师去企业挂职锻炼，并纳入教师职称评定要求。土木工程系每年派出1～2名教师去大型设计单位挂职实践，大大提高了教师的专业水平。
五、强化监控管理，科学灵活考核
毕业设计整个过程包括确定指导教师、选题、查阅和收集资料、开题、中期检查、结题验收、评阅答辩及归档等各个环节。自2011年学院通过毕业设计系统实行网络统一管理，严格控制各阶段的时间节点，并成立毕业设计指导委员会对各环节进行阶段性检查，实施严格质量控制，如每周师生需有1～2次的见面交流机会，且相关记录需及时上传毕业设计系统。从论文质量、平时表现、创新能力、答辩成绩等多方面对毕业设计进行全面考核。根据不同类型选题及团队课题，制定科学灵活的考核标准。若毕业设计中出现抄袭他人成果、编造数据等现象则从严处理。近几年，学院聘请校外专家参与毕业设计的答辩工作，请专家从实际工程的角度检验毕业设计质量，毕业设计质量逐年提高。
六、提升安全理念，促进安全土木
近年来，土木工程领域安全事故频发。上海应用技术学院城建学院针对建筑业安全技术人员缺乏的现状，充分利用土木工程与安全工程交叉学科的优势，以培养“能分析、会检测、懂施工、知处置的从事土木工程领域中的安全技术人才”为专业特色。毕业设计作为土木工程专业教学计划中最重要的一个实践性教学环节，指导教师时刻结合毕业设计内容给学生灌输“安全土木”理念，使其日后成为土木工程领域中合格的安全技术人才。
七、结语
土木工程系论文范文第5篇
（①内蒙古大学鄂尔多斯学院，鄂尔多斯 017000；②内蒙古鄂尔多斯市东方路桥集团，鄂尔多斯 017000）
（①Department of Civil Engineering，Ordos College of Inner Mongolia University，Ordos 017000，China；
②Dongfang Road-bridge Group Shares Limited Company，Ordos 017000，China）
摘要：本文用边界元法建立了非线性理想数值波浪水槽，求解边界积分方程模拟了波浪的生成、传播、变形，并用线性元法对积分方程进行离散求解，得到波浪水槽不同时刻整个波浪场的状态。对计算值和理论解进行了验证，结果表明二者吻合较好，为后续在波浪水槽中模拟极端波浪奠定了基础。
Abstract： In this paper， nonlinear ideal numerical wave flume is established by the Boundary Element Method， the wave generation， transmission， deformation are simulated by solving the boundary integral equation， then，integral equations are dispersed and solved by linear element method， the state of the whole wave field of wave flume in the different time is obtained. The calculated value and the theoretical solution is verified， and the results are in good agreement with each other. There is a good foundation that extreme waves can be simulated in wave flume for further research.
关键词 ：边界元法；数值波浪水槽；数值模拟；极端波浪
Key words： boundary element method；numerical wave flume；numerical simulation；extreme wave
中图分类号：TV139.2+5 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）18-0176-02
课题项目：高校科研项目（NJZY14010）。
作者简介：商艳（1976-），女，山东德州人，在读博士，讲师，土木工程系副主任，主要从事土木工程系教学、科研和管理工作以及道路桥梁的教学和科研工作。
0 引言
目前，深水波浪与结构物之间的相互作用研究越来越受到研究者们的关注，尤其是波浪对深水结构物作用力即波浪力的研究。波浪力研究的方法有理论分析法、物理模型试验法、现场观测法、数值计算法。随着计算机技术的迅速发展，越来越多的人应用数值计算方法模拟波浪运动以及波浪与结构物之间的相互作用[1]。数值波浪水槽是对波浪自由表面运动和波浪与浮体相互作用的数值算法的总称[2]。数值波浪水槽与物理模型试验在理论上和功能上基本一致，但数值波浪水槽能避免物理模型试验的局限性和尺度效应，同时能节约人力、物力、财力，便于使用、改造，精确度高，基于此，现为研究者使用。
1 数值波浪水槽模拟方法比较分析
1.1 有限差分法（FDM）
FDM是历史上最早、最经典的数值方法，通过使用这种方法，能够对非定常的Navier-Stokes方程（N-S方程），直接求解，不过，在使用FDM进行数值模拟时，需要很多假设。另外，由于FDM的网格点增长很快，所以一般需要用运算能力较强的计算机。值得注意的是，FDM在模拟动边界和不规则边界方面效果不是很好。
1.2 有限元法（FEM）
FEM能够比较自由地控制网格点的枢密程度，划分相对容易，并且在解决动边界方面，也有一定优势。FEM能够有效解决不规则区域的计算，但是对计算机的性能要求也很高。
1.3 边界元法（BEM）
边界元法（BEM）是根据微分方程的基本解将其转化为边界处的积分方程，然后求解积分方程从而得出微分方程的解。BEM的优点远远多于FEM，边界元法是在闭合的区域中满足Laplace方程，Green函数基本解的存在意味着在区域内任一点的值能够从边界处的值获得。该种方法的缺点主要是它的应用范围受限，具体来说是以存在相应的微分算子基本解为基础，对非均匀的介质难以应用。
1.4 有限体积法（FVM）
有限体积法（FVM）是一种新的研究Navier-Stokes方程的数值计算方法，目前在流动、传热、福射等问题中应用的很广泛。它是将计算域划分为一系列的控制体，每个控制体的特征都用形心处的一个节点来代表，通过对控制体的节点处建立通量守恒方程建立离散形式的控制方程。
基于以上方法的比较，本文选用边界元法对数值波浪水槽进行数值模拟。
2 边界元法（BEM）模拟数值波浪水槽
2.1 边界元法（BEM）简介
数值法基本分为两类：区域型和边界型[3]，边界元法（BEM）属于边界型的数值方法。在应用BEM时，需要将区域内的微分方程变换成边界上的积分方程，再把边界方程离散成代数方程。
边界元法分为直接法和间接法两种[4]。直接法用物理意义明确的变量来建立积分方程，积分方程中的未知函数就是所求物理量在边界上的值；间接法用物理意义不一定明确的变量来建立积分方程。积分方程式是边界元方法的理论基础。
2.2 建立边界积分方程
边界元法的基本控制方程式拉普拉斯（Laplace）方程。由于波浪具有自由表面，且流体是不可压缩的，因此，波浪的运动满足Laplace方程：
2.3 数值波浪水槽模型
假想一数值波浪水槽[4]，如图1所示，SF为自由水面，SB、SV为底面，SS、S2为侧边界，SF、SB、SS、S2组成计算域，计算域左端为造波板边界，右端为海绵层吸收边界。在线性理论的基础上，给出造波板的冲程、速度和加速度后，在造波板边界通过求解边界积分方程来模拟波浪的生成、传播和变形。吸收边界采用Sommerfeld边界条件和海绵层吸收边界条件相结合的方法来吸收波浪。
2.4 边界积分方程数值解
边界积分方程的离散采用线性元离散。将边界分割成N个边界单元，整个边界上的积分以N个边界单元上的积分和来表示。
设在边界上有N个节点，任意一个单元J包括节点j和j+1，边界上的变量用Γ表示，边界积分方程可离散为：
离散后的边界积分方程与自由表面动力学边界条件结合，可计算出任何边界上的势函数及其导数值。在此基础上进行有限差分格式时间步进，即在每一个时间步长内，求解关于速度势的边界值，得到波浪水槽不同时刻整个波浪场的状态。
3 数值波浪水槽的验证
为了验证建立的数值波浪水槽模拟非线性波浪的可行性、正确性和精确性，可通过数值波浪水槽生成波浪的计算结果和波理论解比较，如图2，发现计算值和理论界吻合较好，表明以上建立的数值波浪水槽模拟非线性波浪可行。
4 结论
本文用边界元法建立了理想的数值波浪水槽，通过求解边界积分方程模拟了波浪的生成、传播和变形，通过线性元方法对边界积分方程进行了离散，求解边界值得到不同时刻波浪水槽波浪场的整个状态，并对波浪的计算值和理论解进行了验证，结果表明二者吻合较好。这说明边界元法建立的数值波浪水槽能很好地模拟非线性数值波浪，为后续的在波浪水槽中模拟极端波浪的研究奠定了良好的基础。
参考文献：
[1]辛颖.Fluent UDF方法在数值波浪水槽中的应用研究[D].大连理工大学硕士学位论文，2013，6.
[2]Katsuji Tanizawa. The state of the art on numerical wave tank [J]. Proceeding of 4th Osaka Colloquium on Seakeeping Performance of Ships，2000：95-114.
