不规则波在一种复杂断面海堤上越浪的数值模拟研究

以不可压缩黏性流体的Navier-Stokes方程为控制方程,利用VOF方法追踪运动的自由表面,建立了立面二维数值波浪水槽。基于经典溃坝算例验证了数值模型的可靠性,然后采用动边界造波技术生成不规则波浪,对复杂断面海堤上的不规则波越浪进行了模拟和分析,计算结果与实验结果符合。     

船舶在长峰和短峰不规则波中运动的三维时域数值模拟

船舶在真实海况中的航行性能越来越受到重视。此文在规则波中航行船舶运动的时域预报方法的基础上,发展了长峰和短峰不规则波的数值模拟技术,建立了航行船舶在长峰和短峰不规则波中运动的三维时域数值模拟方法,并应用该方法对一条10万吨油轮进行了数值模拟研究,计算了该油轮在长峰不规则波中的运动响应。试验和计算结果表明此文方法有一定的精度。最后还对该油轮进行了短峰不规则波中运动的数值模拟。长峰和短峰不规则波中的计算结果比较表明短峰不规则波对该油轮运动可产生较大影响。     

受控振动柱体对波浪影响的数值模拟研究

以不可压缩黏性流体的Navier-Stokes方程为控制方程,采用RNG k-ε湍流模型,利用VOF方法追踪运动的自由表面的方法,建立了三维数值波浪与振动柱体相互作用的模型.基于经典绕射理论验证了波浪绕固定柱体传播的数值模型的可靠性,再采用动边界技术赋予柱体振动规律,研究受控振动柱体对波浪传播的影响,并通过控制柱体初始振动相位变化,系统地给出了在柱体振动的不同初始相位下柱体前后波浪变化的规律.     

计算流体力学数值模拟方法的探讨及应用

计算流体力学数值模拟方法可用于各种流体的绕流特性分析,在大跨桥梁、水利工程、土木工程、航空航天等领域均有着广阔的应用前景。将此方法与传统的风洞试验方法进行了对比分析,对计算流体力学数值模拟方法的特点、应用领域及基本方程等进行了阐述。通过具体算例,探讨了计算流体力学软件Fluent关键参数的设置,并将数值模拟的计算结果与风洞试验结果进行了分析比较。结果表明,Fluent计算结果与风洞试验结果在分布规律上完全一致,在建筑物表面各点的风压分布上,也吻合的较好。     

数值模拟在水工模型试验中的应用

利用计算流体力学方法对水工模型试验中需要获取的泄流能力、流速、压力等水力学参数进行数值计算,结果与实测数据符合较好,表明可以利用数值模拟解决水工模型试验中的部分水力学问题,并可以作为水工模型试验的一个补充,为对泄水建筑物体型合理性的判断和优化提供依据。     

交错气泡运动特性数值模拟研究

为了进一步探讨交错气泡运动形变特征及运动过程,采用Open FOAM开源计算流体力学软件,利用VOF方法,对三维两气泡在不同间距及偏移距离时的上升运动行为进行模拟,研究气泡间距及偏移距离对流场、速度场及气泡形态等的影响。结果表明:在两气泡运动至聚并为一个气泡前,两气泡两侧存在4个大小不一的旋涡,下气泡左侧旋涡影响范围较小;两气泡聚并为一个气泡后,该一个气泡两侧形成2个大旋涡并随着偏移距离增大,左侧旋涡影响的范围也越大。两气泡的间距及偏移距离影响着气泡上升及聚并过程中的气泡形态。气泡间距一定时,下方气泡偏移距离越大,两个气泡顶部速度增幅越小。     

涉河桥梁阻水影响因素研究

采用VOF(volume of fluid)方法和标准κ-ε模型,对涉河桥梁桥墩附近河段三维流场进行了精细模拟,通过不断改变桥墩宽、桥墩数、桥梁跨径、桥墩和水流的夹角、桥梁和水流的夹角和桥墩的布置形式等,进一步分析各个因素对桥梁壅水的影响.计算分析成果表明桥墩在桥梁稳定的前提下,减少其宽度可以有效地降低壅水高度,同时双圆柱型桥墩有利于降低壅水高度.桥墩轴线尽可能顺应水流流向,桥梁轴线尽可能与水流流向垂直,至少要将夹角控制在65°以上.     

NUMERICAL SIMULATIONS OF WAVE-INDUCED SHIP MOTIONS IN TIME DOMAIN BY A RANKINE PANEL METHOD

A time domain prediction of wave-induced ship motions by a Rankine panel method is investigated. Linear boundary conditions on free surface and mean wetted body surface are adopted, while the numerical damping method is used for the radiation conditions. The motions of two ships in regular head waves are computed by the present method. The related numerical results are compared with the experiment data and those from linear strip theory. The comparison shows satisfactory agreements for pitch and heave transfer functions.     

南水北调中线干渠桥墩壅水计算公式的选择

南水北调中线工程沿线布置数百座桥梁,桥墩壅水对渠道的过流能力和渠道的水面线具有一定的影响,因此,准确计算桥墩壅水对于水面线的计算和输水渠道的设计具有十分重要的作用。以典型的圆柱型桥墩为研究对象,采用VOF方法对桥墩周围的紊流场进行了数值模拟,并计算了给定水深、流量和桥墩阻水比等条件下桥墩的壅水大小,通过与一维经验公式计算结果的对比,建议选择无坎宽顶堰公式作为桥墩壅水计算公式。最后,在南水北调中线干线一维数值仿真平台上分析了所有桥梁的壅水效应对渠首水位的影响。     

喷水推进器数值模拟所需流场控制体的研究

首先,采用CFD方法对喷水推进器进行性能预报与分析,通过数值计算结果与厂商提供数据的对比,表明所用方法和建立的数值模型是可信的.然后,主要研究流场控制体大小对喷水推进器性能预报的影响,即分别从深度、宽度和长度三个维度对喷水推进器CFD模拟所需流场控制体进行调整,对比分析对计算结果的影响.通过分析流量、功率和推力等外特性指标与内部流场速度等物理量的分布,最终确定喷水推进器性能数值预报所需流场控制体的大小.     

随机海浪下的船舶非线性横摇与安全池研究

船舶大幅横摇运动是复杂的非线性问题,也是导致船舶倾覆的主要原因之一.该文通过对随机海浪下船舶非线性横摇运动进行分析,建立了横摇运动微分方程,采用数值方法在时域内对微分方程进行积分,模拟了船舶横摇运动响应,并研究了—实船在随机海浪中安全池的破损情况,得出该船的生存概率,分析了不同有义波高和航速下生存概率的变化.研究表明,数值方法以及安全池理论可用于预测船舶在随机海浪中的生存概率,从而可为船舶稳性衡准提供相关的参考.     

混合浪作用下系泊船舶运动响应规律试验研究

采用双峰频谱模拟涌浪和风浪同时出现的混合浪,以一艘26.6万立方米的LNG船舶为试验对象,对混合浪作用下系泊船舶的运动响应规律进行物理模型试验研究。结果表明:当混合浪能量一定时,系泊船运动量大多随着低频部分波浪能量的增大而增大;在一定装载状态下,系泊船纵荡和垂荡运动量随混合浪中涌浪周期的增大逐渐增大,横荡、横倾和回转运动量峰值与船舶自然固有横荡周期存在着一定的比例关系;当混合浪中风浪条件一定时,系泊船运动量大多随着涌浪波高的增大迅速增大;当混合浪中涌浪条件一定时,风浪波高的改变对系泊船舶运动量的影响较小;在横向波浪作用下,系泊船纵倾运动受混合浪变化影响很小。