波浪与海洋结构物相互作用是海洋工程研究的核心问题之一。传统物理模型试验受制于成本和尺度效应,故发展高精度数值方法对揭示流固耦合机理至关重要。该研究基于移动粒子半隐式方法,结合图形处理器（graphics processing unit,GPU）并行加速技术,构建了三维数值波浪水池,实现了非线性规则波的精细化模拟。通过阻尼消波层参数测试,确定了最优阻尼参数,有效抑制了末端反射。数值结果表明,该水池可稳定生成预设波浪,收敛性良好。当无量纲波数小于2时,平均波高与理论值的偏差小于4%;超过该范围时,模型性能显著下降。进一步开展的浮体运动响应模拟显示,浮箱运动历时曲线与试验数据吻合良好,验证了模型在波浪-结构物耦合问题中的可行性。该研究为复杂波况下浮式结构物的运动预测提供了可靠的数值方法与理论参考。

移动粒子半隐式（moving particle semi-implicit，MPS）方法是一种基于拉格朗日观点的无网格方法，在处理结构出入水、数值造波和溃坝等问题时，能很好地避免网格畸变;同时，该方法的自由表面识别算法简单且能保证界面追踪的精度，具有广阔的应用前景。迄今为止基于MPS方法，针对数值造波问题的相关研究多集中于波浪与结构物相互作用，而对波浪生成的验证性分析较少。针对该问题，该文结合改进型粒子迁移技术和稳定算子技术，构建二维数值波浪水池模型，采用推板造波和数值阻尼消波技术生成规则波，并模拟多组不同参数的规则波，以分析阻尼参数对造波结果的影响。在此基础上，文中依据波浪中浮箱运动的实验数据，对模型进行了进一步检验。研究结果表明：该模型能较为准确地模拟不同参数的规则波，波幅误差与反射率正相关，合理选择阻尼参数能有效减小反射波对数值模拟结果的影响;同时，该文模拟的波浪中浮箱运动时历曲线与实验数据吻合良好，证明了文中模型用于波浪与结构物相互作用问题的可行性。