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相似文献
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1.
一种新的高精度的溃坝水流数值模型   总被引:3,自引:0,他引:3  
溃坝问题,严格来讲,是一种不连续洪水波问题.传统的水流数值模型都是建立在数值求解圣维南方程组基础上的,而该方程组的基本假定就是水流必须具有连续性,所以,以圣维南方程为基本控制方程的水流数值模型应用于溃坝问题的计算是非常牵强的.提出一种新的以描述分子运动的BGK波尔兹曼方程为基础的水流数值模拟方法,这种方法没有水流连续性假定,计算表明,这种数值模型能够精确、稳定地模拟溃坝波问题。  相似文献   

2.
实际地形下溃坝波的有限近似解   总被引:1,自引:0,他引:1  
采用有限近似法5点格式离散二维浅水波方程组,建立平面二维溃坝洪水波模型。通过与平底无摩擦二维非对称部分溃坝问题其他数模的结果比较,结果表明该模型能够较好地模拟自由面的变化规律,具有较强的间断捕捉能力。进而对实际地形下的二维溃坝问题进行了计算模拟,给出了精细的数值结果,揭示了复杂的运动特性,进一步显示了有限近似法模拟溃坝洪水波间断面的形状和位置的优良性能,是求解溃坝流动的有效方法之一。  相似文献   

3.
以浅水波方程组建立二维溃坝洪水模型,对经典WENO格式计算模板重新选取,得到各计算模板上重构多项式,对各个模板的局部光滑因子进行组合得到更高阶的全局光滑因子,建立相应的非线性权,将各模板上重构多项式加权处理得到计算单元界面数值通量的一个新高精度WENO格式,泰勒级数展开证明了该格式的非线性权比经典WENO格式的非线性权更接近理想权。将该格式、Lax-Friedrich通量分裂方法和局部特征分解方法相结合用于二维浅水方程的离散求解,模拟二维局部溃坝流和圆形溃坝流洪水的演进过程,模拟结果与实际流动符合较好,表明采用高精度WENO格式所建立的高分辨率溃坝模型能很好地模拟溃坝波的演进过程。  相似文献   

4.
该文采用自主开发的非定常黏性流动问题求解器naoe-FOAM-SJTU,对三维溃坝波和直立方柱相互作用问题进行数值模拟.求解器naoe-FOAM-SJTU是基于开源代码OpenFOAM的数据结构、工具箱和基本流场求解器,专门面向研究船舶与海洋工程水动力学问题而开发的数值计算程序,它可以模拟三维波与物体相互作用等复杂问题,能够较精确的模拟波浪破碎、翻卷等复杂自由面演化过程.计算结果给出了三维溃坝波的演化过程,包括溃坝波和直立方柱相互作用过程中的波面爬高、破碎及翻卷现象,给出了方柱附近的涡流场;并分析了流体黏性效应的影响,得到了直立方柱受溃坝波拍击作用的水动力时间演化过程图,计算结果与实验数据吻合较好.计算结果表明,采用naoe-FOAM-SJTU求解器可以有效地模拟有复杂波面演化的剧烈流动问题,较准确地预报波浪在结构物上的爬高和拍击力.  相似文献   

5.
为研究局部断面收缩对溃坝水流传播的影响,采用压力隐式算子分割法求解雷诺时均方程和RNG k-ε紊流模型,建立了模拟三维局部断面收缩情况下溃坝洪水演进过程的数学模型。采用有限体积法对溃坝水流的控制方程进行离散,利用流体体积函数法处理自由水面,物理变量采用交错网格布置,对局部断面收缩溃坝水流进行数值模拟计算,模拟结果与实体模型试验结果吻合较好。利用该模型研究了溃坝洪水负波的形成和传播过程,得到了负波形成和传播的规律以及溃坝水流的水位变化特征。  相似文献   

6.
为了对水库和堤防的失事影响作出定量评价,以便合理确定水库或堤防的防洪标准以及采取恰当的避险措施。采用有限近似法5点格式离散二维浅水波方程组,建立平面二维溃坝洪水波模型。通过与平底无摩擦二维非对称部分溃坝问题其他数模结果的比较,表明该模型能够较好地模拟自由面的变化规律,具有较强的间断捕捉能力。进而模拟有障碍物水槽中的二维溃坝波绕流现象,给出了精细的数值结果,揭示了水流复杂的运动特性。研究结果表明了有限近似法在模拟溃坝洪水波间断的形状和位置方面的优良性能,是求解溃坝流动的有效方法之一。  相似文献   

7.
复杂边界溃坝流与结构物作用过程的数值模拟   总被引:2,自引:0,他引:2  
光滑粒子动力学方法(Smoothed Particle Hydrodynamics,简称SPH)方法是一种Lagrange粒子方法,无需网格,抗畸变能力强,能处理大变形、多尺度问题。但是在梯度变化较大的区域精度低、稳定性差;在核近似过程中,由于边界外没有粒子分布,对边界附近的粒子进行求和时,由于粒子不充足会引起边界缺陷问题,而边界缺陷问题会导致在边界上或者在边界附近密度偏小,从而导致压力梯度失真。为了解决边界缺陷问题,需对边界附近的粒子进行修正。应用光滑粒子流体动力学方法(SPH)对二维和三维溃坝波与结构物相互作用过程进行模拟分析,通过对二维和三维溃坝波冲击结构物问题进行数值模拟和分析,合理再现了溃坝波与结构物相互作用的物理过程。  相似文献   

8.
用TVD显隐格式模拟一维溃坝洪水波的演进与反射   总被引:12,自引:1,他引:12  
王嘉松  倪汉根  金生  李鉴初 《水利学报》1998,29(5):0007-0012
应用空气动力学中的TVD格式构造了用于溃坝水流计算的显隐格式,模拟瞬间全溃时洪水波的运动,给出了与分析解的比较及多种数值试验,结果表明这类格式精度高,稳定性好,不产生虚假的数值振荡,对溃坝涌波具有较强的捕捉能力。  相似文献   

9.
用LEVEL SET方法计算溃坝波的传播过程   总被引:2,自引:0,他引:2  
陶建华  谢伟松 《水利学报》1999,30(10):0017-0023
溃坝波的数值模拟在于正确地计算坝体溃决后上下游水面的迅速变化过程。本文研究了近年发展起来的求解两种流体界面的Level Set方法及其在具有自由表面的水动力学问题中的应用。对不同底坡上的二维溃坝波进行了计算,取得了和实验资料符合良好的结果。  相似文献   

10.
溃坝水流在复杂河道中传播的三维数值模拟   总被引:2,自引:1,他引:1  
符传君  练继建 《水利学报》2007,38(10):1151-1157
为研究河道弯曲和障碍物对溃坝波传播的影响,采用有限体积法对描述水流运动紊流模型和描述自由水面运动的VOF方程进行离散,建立了溃坝水流运动的三维数学模型,并对急弯河道进行了数值模拟计算。急弯河道溃坝波传播过程的模拟结果与前人实体模型试验结果基本一致。利用该模型研究了丁坝附近溃坝波传播的特性和溃坝水流的内部结构,数值模拟结果表明,溃坝波的传播受河道弯曲或障碍物的影响,产生反射和绕射,使得局部溃坝水流呈明显的三维特性。上游丁坝迎水面受到溃坝波波前的直接冲击,其动水压力远大于作用于下游丁坝的动水压力。另外,障碍物对溃坝水流的影响主要局限在障碍物上游和下游一定范围内,在此范围外,水流呈二维或一维特性。  相似文献   

11.
二维溃坝波传播和绕流特性的高精度数值模拟   总被引:13,自引:2,他引:13  
本文建立了二维浅水方程的高分辨率差分模型,即将浅水方程作空间差分分裂,分别沿x、y方向应用组合型的通量限制二阶TVD格式,采用Van Leer的MUSCL型限量函数,用以解决二维溃坝的计算问题.首先分别与一维理论解和其它二维结果的比较,表明本文的方法非常成功.然后对全溃和部分溃情况下的溃坝波传播和绕流问题进行了数值研究,给出了精细的数值结果,揭示了其复杂的运动特性.  相似文献   

12.
数值模拟波浪翻越直立方柱   总被引:13,自引:5,他引:8  
本文应用VOF方法研究了孤立波翻越直立方柱流动的全过程。用人工压缩法和差分法求解二维Navier-Stokes方程,用施主-受主法求解流体体积函数控制方程。通过数值计算得到了孤立波翻越直立方柱的流场和压力值,并成功地模拟出波浪涌顶,水柱喷射,冲击和界面破碎的过程。  相似文献   

13.
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.  相似文献   

14.
This paper aims to provide a better understanding of the interaction between solitary waves and vertical circular cylinders. This is achieved via process based numerical modelling using the parallel particle-in-cell based incompressible flow solver PICIN. The numerical model solves the Navier-Stokes equations for free-surface flows and incorporates a Cartesian cut cell method for fluid-structure interaction. Solitary waves are generated using a piston-type wave paddle. The PICIN model is first validated using a test case that involves solitary wave scattering by a single vertical cylinder. Comparisons between the present results and experimental data show good agreement for the free surface elevations around the cylinder and the horizontal wave force on the cylinder. The model is then employed to investigate solitary wave interaction with a group of eleven vertical cylinders. The wave run-up and wave forces on the cylinders are discussed.  相似文献   

15.
In this article,a numerical model based on improved Boussinesq equations and the Finite Element Method(FEM)with unstructured triangular elements is proposed and verified by experimental results for the focusing wave group interaction with a vertical surface-piercing cylinder.The multidirectional focusing waves with different directional spreading parameters and their interaction with a vertical surface-piercing cylinder are numerically simulated.The directional spreading parameter influences the wave form,that is,a wider directional spreading would induce a narrower wave form in space.The wave run-up on the cylinder increases with the increase of the wave directional spreading parameter,but when the parameter is greater than 30-40,the wave run-up changes only slightly and the influence of the directional spreading can be neglected.A larger diameter cylinder may have a larger wave run-up at the front face.But at the back side,it is other way round.  相似文献   

16.
NUMERICAL SIMULATIONS OF NONLINEAR WAVES OVERTOPPING AN OBSTRUCTION   总被引:2,自引:1,他引:1  
1. INTRODUCTIONTheproblemofwavesovertoppingobstructionsisofconsiderableimportanceinoffshore,hydraulicandcoastalengineering.Thes...  相似文献   

17.
大尺度柱状结构物波流荷载研究   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
大型深水工程往往面临水深、浪大以及流急等复杂自然条件,将受到巨大的水平波流力,在工程设计中需准确考虑波流力的大小.通过在波流水槽进行圆柱、方柱和矩形柱波流力系列试验,进行大尺度柱状结构物波流荷载研究,同时建立数学模型,应用边界元法求解大尺度柱体上的波浪荷载,编写了Fortran程序计算波浪力,运用柱体绕流理论计算水流力.对比分析试验结果和数值计算结果提出了波流力工程计算方法:对于深水大尺度柱状结构物波流力可由波浪力线性迭加水流力再乘以1.04得到,计算中波浪要素采用水流影响下的要素,水流力采用柱体绕流求得.按此方法计算波流力,并与物理模型试验结果进行对比,两者误差较小,满足工程设计的精度要求.  相似文献   

18.
为了合理分析孤立波作用下破碎区单圆柱附近的水流结构以及圆柱受力特性,该文利用OpenFOAM开源程序求解基于Navier-Stokes方程的三维数值模型,该模型采用S-A IDDES湍流模型,使用修正的VOF方法捕捉自由液面。研究发现,该数值模型能合理捕捉到孤立波与圆柱相互作用过程中复杂的液面形态变化;圆柱附近自由液面沿柱面呈三维分布,上爬过程的柱前雍高显著大于回落过程的柱后雍高;回落过程中柱前形成的尾涡在强度和范围上大于上爬过程中柱后形成的尾涡;圆柱表面的动水压强随水深的增长呈近似线性增长,最大值位于上爬过程中最大雍高时刻的迎浪点位置;圆柱所受的波浪力与柱面附近自由液面雍高历时相符,且上爬过程圆柱受到的波浪力明显大于回落过程。  相似文献   

19.
二维溃坝洪水波的演进绕流和反射的数值模拟   总被引:8,自引:1,他引:7  
陈景秋  张永祥  韦春霞 《水利学报》2005,36(5):0569-0574
本文采用改进的时空守恒元和解元方法(简称CE/SE法)构造了求解二维浅水方程的数值格式,建立了模拟大坝瞬间全溃和局部溃所致的洪水演进、绕流和反射过程的数学模型。应用此数学模型对局部溃坝的洪水的演进、绕流和反射的情况进行了模拟。算例结果表明CE/SE法精度高、稳定性好,很好的展示了溃坝波的运动特性,是一种研究溃坝洪水波较高精度的数值方法。  相似文献   

20.
1. INTRODUCTIONExperimentsontravelingwave(TW)convectionofabinaryfluidmixtureinfinitegeometrieshavefoundthatthesystemundergoesatransitionofalinearinstability[1][2] attheonsetofconvectiontoaweaklynonlinearbranch[3~10]   inverycloseonsetofconvectionforacertainparameters.AlongthisweaklynonlinearbranchtherichdynamicshasbeenobservedinexperimentsforaseparationratiowithorderofΨ~-10-2.Spatiallyandtemporallymodulatedtravelingwaves(MTW)statefortheconvectionofabinaryfluidmixtureinalongandnar…  相似文献   

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