近海风机基础结构型式研究

结合东海某近海工程区域的基本地质条件进行风机基础型式的研究,确定支柱固定式基础较为适合该区域的地质条件,并结合3 MW风机机型的参数,对支柱固定式基础进行了静力和动力结构计算分析,研究成果可为我国近海风机基础的设计提供参考.     

水轮机内部三维湍流计算方法概述

阐述了水轮机内部三维流动计算的控制方程及其解法,并介绍了常用商业软件CFD。指出在湍流的数值计算方法中,直接模拟法无需对湍流流动做任何简化或近似,理论上可以得到相对准确的计算结果;大涡模拟法处理实际工程问题时计算过程太过复杂;雷诺时均方程法将非稳态的N-S方程对时间作平均,可求解工程中的时均量;水轮机内部湍流计算正朝着全三维、小尺度、瞬时化方向发展。     

波浪传播数值模型波向角计算

波浪传播变形数值模型的抛物型近似在近海工程大范围水域的波浪推算中应用十分广泛，本文就抛物型缓坡方程（PMSE）数值计算中波浪方向的计算作了分析。首先从椭圆型缓坡方程（MSE）推导了波向角的计算方法；然后介绍大范围水域波浪折射绕射传播变形缓坡方程的抛物型近似法以及波向角的计算；最后，利用抛物型缓坡方程和椭圆型缓坡方程法分别对Berkhoff实验室地形条件下波浪场进行计算，比较两种方法计算得到的波向线图。比较结果显示抛物型缓坡方程法计算波向角结果与椭圆型缓坡方程法计算结果是一致的，抛物型近似法计算波向角是可行的。     

适用于可压缩和不可压缩流动的NS方程预处理数值解法

该文在多块耦合隐式求解方法的基础上,在不可压缩流动NS方程求解器中引入了双层一时间迭代的预处理计算方法,使离散方程组的各个特征值之间互相平衡, 降低了可压缩流动NS求解器中低速流动时的刚性,提高了数值方法对低速流动的适应能力,通过Re=20,40 时圆柱绕流的计算结果与试验数据验证,得到了数值结果误差小于5%的工程允许范围.     

一种新的浅水方程黏性项计算格式的研究与应用

用浅水方程模拟某些紊流特性很强的流动时,紊动黏性项对数值解的稳定性和合理性至关重要。为提高浅水方程中黏性项的计算精度,首先对前人提出的两种计算格式进行精度分析,在此基础上提出了一种具有更高精度的计算格式。这种方法从有限体积法的特点出发,用单元形心的流速直接计算流速梯度,比使用奥高公式具有更高的精度。通过3个典型算例的比较,验证了该方法具有更好的数值稳定性,同时也证明了此格式能比较合理地反映平均水深流动问题中的一些紊流现象,在工程上具有较好的应用价值。     

近海风机基础-塔架结构体系振动监测与动力响应分析

我国东部近海区域目前建设的风电场基本均采用桩基结构,桩基一塔架结构体系是典型的细长高耸结构,在复杂海洋环境载荷作用下具有明显的动力性质、随机性质和非线性性质。本文结合江苏响水近海试验风机长期的桩基础一塔架结构体系振动监测数据,分析了结构体系振动与风、浪等环境荷载的相关性,结果表明：振动加速度与风速均方差存在明显的相关关系,塔架顶部的振动加速度随均方差的增大而增加;建立模型进行了动力有限元计算分析,计算结果较好反映了响水近海试验风机不同工况的动力响应。研究成果具有一定的工程应用价值,可为海上风机基础设计提供参考。     

管壁均匀密集加糙圆管流的新总流机械能方程及流动数值模拟

能量(机械能)方程是水力学的理论基础;能量损失(机械能损失)的计算既是水力学乃至工程流体力学的主要研究内容之一,也是工程实际中颇为关注的问题。以往水力学中的能量方程系以重力场中理想不可压缩流体的伯努利方程为基础而得到,其既不能直接反映紊动对流动的作用,能量损失也无明确的表达式。本文在我们现有研究工作基础上,通过理论分析与数值模拟,得到如下成果:(1)构建了管壁均匀密集加糙圆管流的新总流机械能方程;(2)通过数值模拟,对管壁均匀密集加糙圆管流的机械能损失及其构成进行了研究。构建的方程包含了紊动的作用;研究成果表明,均匀密集加糙圆管流总流机械能损失与雷诺数及管壁光滑度有关,且可分解为与时均流速梯度相关的损失及与紊动耗散相关的损失两部分。     

基于能量比系数的圆柱栅绕流LES方法研究

圆柱阵列流场不但是工程上常见的流动换热结构,而且绕流问题与湍流涡发展研究密切相关。该文采用数值模拟算法研究了不同雷诺数下的单列圆柱栅绕流的不可压缩流动。比较了非定常RANS方程计算得到的湍动能和耗散率,引入湍流能量比系数对初始计算网格进行重新划分和局部加密,进而建立适宜于大涡模拟网格尺度,其结果与PIV和RANS结果进行对比。结果表明,在湍流流场区域能量比系数达到30%-40%的情况下,就可得到工程实际需要的精确计算结果,这大大减少LES算法所需要的计算网格总数和时间。     

黏土地基近海风机桶形基础累积变形研究

基于黏土循环累积变形的半经验公式,将土体循环累积变形等效为蠕变,形成了近海风机桶形基础累积变形的有限元计算方法。在长期实测响水近海海域风、浪数据的基础上,以已建2 MW风机参数进行分析,得到了不同循环作用次数下桶形基础中心沉降量、不均匀沉降量和倾斜率。计算结果表明,风机运行期内桶形基础变形可满足风机运行要求。     

近海风电场大直径钢管桩基础设计及应用实例分析

大直径钢管桩基础为国外近海风电机组常用的基础结构型式,结构相对简单,海上作业量少,在各种型式的海上风机基础中最具技术经济优势。该文结合工程实例,分析大直径钢管桩基础在近海风电场可行性研究阶段的设计、施工难点和影响因素,供参考。     

用MATLAB实现平面势流的有限单元法计算与可视化

很多的实际水流问题可近似地用势流理论来求解，常采用的计算方法是有限单元法，通常用FORTRAN、C语言等编程求解，但计算程序比较复杂。本文介绍了MATLAB的偏微分方程工具箱(PDE Toolbox)，并用于圆柱绕流计算及图形显示计算结果。计算表明，用MATLAB的PDE Toolbox求解平面势流便捷高效，值得研究应用。     

高性能水利科学计算平台测试分析

高性能计算是解决大规模复杂水利水电系统分析计算的有效途径。高性能计算机是高性能计算的平台和基础,对高性能计算机的计算能力进行测试分析是了解设备性能,提高运算效率,指导专业应用的基础性工作。本文结合中国水科院高性能科学计算平台的升级,利用国际惯用的基准测试算法（LinPACK测试、LLCBench测试和NPB测试）对平台的串行和并行计算能力、并行计算效率等计算指标进行测试分析。分析结果显示了该平台高效的并行计算性能,以及对专业程序可移植性具有良好的支持。     

南水北调中线电子渠道平台建设

南水北调中线工程输水线路长，沿线分水口门和控制设施多，水力学及调度控制响应是工程设计与运行管理的关键。在收集、整理南水北调中线相关资料的基础上，建立了南水北调中线基础地理、输水线路、控制工程及相关建筑物的综合数据库。采用自主开发的TGIS平台，集成了南水北调中线总干渠一维和局部二维、三维数学模型，在该平台下，能够进行输水能力计算、水力控制响应分析，为工程设计、管理和运行调度提供了基础平台。     

简支吊车梁设计中最大内力简易计算方法的探讨

介绍一种简支吊车梁最大内力的简易计算方法,它能简单快捷地计算吊车梁的最大剪力和最大弯矩,为吊车梁的设计和验算提供依据.     

大跨径水闸底板结构型式分析

结合具体工程实例,介绍了大跨径水闸底板的几种结构型式,分析了实体结构与空箱结构的特点并作了比较。结果表明,空箱结构底板刚度更大,自重较轻,更适合大跨径结构;实体结构底板厚度应控制在适当范围内,不宜太厚,确保底板配筋合理,施工中须严格控制裂缝的产生;空箱结构底板受力及计算更加复杂,宜同时采用结构力学方法与有限元法,保证结构安全。通过分析探讨,总结经验,可使大跨径水闸工程的底板设计得到启发,使其设计更加合理和完善。     

水轮机固定导叶和活动导叶后的卡门涡频率研究

本文使用非结构化网格对流动区域进行离散，这种方法保证了计算网格形态良好，从而提高了计算精度。在对影响卡门涡频率敏感的分离位置计算中，使用了差分方法进行紊流边界层计算，确定分离位置。通过卡门涡频率预估模型对岩滩水电站水轮机固定导叶和活动导叶后的卡门涡频率进行了计算，计算结果与实测结果一致。本文建立的水轮机固定导叶和活动导叶后卡门涡频率预估模型，可在设计阶段进行叶片绕流卡门涡频率的预估。     

缝洞型油藏裂缝-溶洞中流体运动特征研究

用数值计算和实验的方法研究单个裂缝-溶洞中单相流动问题。从流体运动基本方程出发,建立裂缝溶洞之间流动的数学模型,采用投影差分格式求解,得到流体在缝洞模型中流动时流场的分布规律,给出压力和速度的空间分布。数值模拟和实验表明:当速度足够大时,裂缝到溶洞中流动与“射流”相似。     

潜艇含指挥台附体区域周围粘性流场的多块耦合计算

本文将作者先期发展的复杂流动场多块耦合计算方法对潜艇含指挥台附体区域周围粘性流场进行了计算，对由于指挥台而造成的潜后体不均匀流场作了较成功的数值模拟，为潜艇后体流场及尾流场的试验研究和理论计算打下了良好的基础。     

布金汉方程的代数解在流变参数测定中的应用

工农业生产实践中存在大量的以宾汉流体为主的非牛顿流体流动现象,由于用来量化描述宾汉体流变学特征的宾汉方程是一个比较复杂的微分方程,工业设计中流变参数极限切应力τβ、和刚度系数η的确定,大多数都通过毛细管黏度计用图解法获得。本文介绍了一种宾汉方程的代数解法,可准确给出宾汉极限切应力与毛细管中切变速率的数学表达式,以该数学表达式为依据,导出了极限切应力为零时经典的牛顿体泊谡叶方程。该代数解法所得到的数学表达式,可大幅度的减少传统的毛细管黏度计图解法试验测试工作量,对宾汉体流变参数的测定具有重要意义。     

沙角电厂冷却水工程模型试验研究及其特色

沙角电厂Ｃ厂取排水工程试验研究采用原体观测、数模计算、全潮盐淡水物模和局部物模试验相互结合的研究方法，并对试验结果进行了综合分析，给出了取水温升低而且无局部冲淤的取排水工程方案；揭示了盐淡水交汇水域温排水的水力热力特性，提出了维持近区热水层特征厚度相似的原则及相应的相似条件和实施方法．本项研究成果，及其研究方法和试验技术，对大型火电厂、核电厂的冷却水工程布置和试验研究具有较大的参考价值