基于CSPM方法对二维管嘴出流的数值模拟

针对传统SPH方法计算效率低和计算精度差的问题,采用CSPM方法对二维管嘴出流问题进行了数值模拟,利用机群进行并行计算。结果表明:通过计算可得出一定精度的二维管嘴出流流态、出口断面流速、管嘴内压强分布以及水平喷射距离,并且证明了CSPM方法可以改善传统SPH方法数值不稳定性。所得成果可为同类研究提供参考。     

基于SPH方法实用堰水流的数值模拟

以数值模拟实用堰水流为目标,采用光滑质点水动力学方法,根据流量与上游水深关系,得到SPH方法推板模型入流边界。针对SPH方法明渠流动中的入流边界问题,利用添加推板模型的SPH方法对二维实用堰溢流水力特性进行数值模拟,获得实用堰水流水力特性,并进行物理模型试验,验证添加推板模型SPH方法的有效性。通过对流场、断面平均流速对比分析,结果表明:推板模型结果与试验结果吻合较好,推板模型可以准确的描绘水流运动状态;通过流量对比分析,在溢流过程中,推板模型与试验结果平均值相差-1.43%,推板模型可以保持实用堰上游水位恒定,提高计算精度。研究成果初步验证了推板模型的可靠性,为SPH方法入流问题提供了新的解决方法,具有一定的参考价值。     

模拟突放水体问题的SPH方法

采用SPH方法数值模拟了二维方形水箱突放水体各时刻流动的情况,计算结果表明:模拟过程中,整个水体的密度和速度值变化不大,而压强值变化比较大。数值模拟粒子分布图可以显示出各时刻整个水体的流态、各时刻闸门开启情况及闸门对周围水体流态的影响等,闸门开启的1.460 3 s时刻,闸门左侧部分水体有相对下降缓慢的特殊流态。     

基于MLSPH方法的自由表面流动数值模拟

光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynam ics,简称SPH)方法是一种Lagrange无网格粒子方法。SPH方法在解决自由表面流动问题时具有明显的优势,但同时也出现了计算精度低和稳定性较差的缺点。利用移动最小二乘SPH方法对自由移动粒子的密度进行周期性修正,模拟了二维溃坝自由表面流动,并将结果与传统SPH方法的模拟结果相比较。结果表明,移动最小二乘SPH方法降低了压力振荡,提高了计算精度,从而验证了此方法的有效性。     

宽顶堰淹没出流水气二相流数值模拟

采用VOF方法对宽顶堰淹没出流进行水气二相流数值模拟,其数值计算结果与模型试验结果比较吻合,表明宽顶堰淹没出流水气二相流数值模拟是可行的.     

变质量体积SPH方法在Poiseuille流模拟中的应用

基于SPH方法(光滑粒子流体动力学)的基本原理,提出一种变质量体积的SPH方法。通过对变质量体积区域粒子采用双重标记的方法,模拟了Poiseuille流的运动过程,并将模拟结果与Poiseuille流的级数解和传统SPH方法数值模拟结果进行了比较,结果表明采用变质量体积SPH方法得到的模拟结果更接近于级数解。该方法为模拟水流与小尺度构件的相互作用等复杂流固耦合问题提供了一种有效的研究思路。     

九龙峡水电站溢流堰三维数值模拟

利用 FLUNET 软件,以 k-ε湍流模型封闭 Reynods 方程,采用 VOF 法追踪自由水面,对九龙峡水电站表孔溢流堰的水流按定常流动进行了三维数值模拟。结果表明：溢流堰的泄流能力、水面线、压力分布和流速分布等计算结果与模型试验实测结果吻合良好,说明数值模拟计算可以用于一些水工建筑物泄流计算和设计     

SPH方法在自由面问题中的应用

作为无网格粒子法,SPH法在处理大变形、自由面流动问题时具有显著的优势.介绍了SPH法的基本数值方法,并基于SPH法数值模拟了2个二维溃坝问题,将计算结果与试验数据进行了比较,结果表明:SPH法在处理自由面时具有很强的适应性.尽管水面发生了翻卷、破碎等剧烈的变化,但SPH法仍然能够较好地捕捉到这些流动现象,同时数值模拟得到的水头位置和自由面形状均能与试验结果相吻合,表明SPH法在处理自由面问题时具有较高的准确性及可靠性.     

弯曲复式河道水流特性数值模拟研究

为了解二维、三维模型在弯曲复式河道水流数值模拟中的应用情况,利用物理模型试验数据验证二维模型的计算结果,并对断面水面线进行了分析。可以看出,二维数模不适用于弯道水流的局部模拟,而适用于宏观水流流动的模拟。采用三维模型分析了弯曲复式河道中的二次流现象,结果表明,三维数模对于弯道水流的二次流、垂线流速分布模拟效果比较理想,可以得到弯曲河道水流运动的基本规律。     

光滑粒子水动力学在水利与海洋工程中的应用研究进展

将光滑粒子水动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)在水利及海洋工程中的应用分为纯水流模拟、流固耦合模拟、泥沙模拟和水气两相流模拟4大类问题,系统地介绍了SPH在解决这些问题时的技术手段与研究现状,指出了SPH独特的计算方法及其在处理无反射造波、进出流边界、流固界面运动、底床冲刷等问题中面临的困难,阐述了不同类型的SPH模型的优缺点,总结了SPH在过去十几年的发展特点,并提出未来SPH在水动力学领域的发展方向应该集中在开发高精度与高效率的新算法模型、成熟的紊流模型和高效的并行计算模型方面。     

无坎宽顶堰水噪声产生机理物理模型试验研究

为降低城市水利景观设施给人们生活带来的水噪声影响,利用物理模型试实验,研究了无坎宽顶堰在不同上游流量、不同下游水深、不同堰高的条件下水噪声的产生机理。对下泄水流产生的水噪声及堰趾产生的水压力进行测量,分析了水噪声和水压力的产生规律及二者之间的关系。结果表明：噪声值与压力值均会随上游流量和堰高的增加而增加,随下游水深的增加而减少。通过对试验数据进行分析,推测城市水利景观设施的水噪声主要是由两部分组成：一部分为下泄水流对堰趾冲击作用产生的水噪声;另一部分为水流自身紊动产生的水噪声。今后将分别对冲击水噪声及紊动水噪声展开研究,找出针对无坎宽顶堰的水噪声主动降噪措施。     

洪水与风暴潮共同作用下的溃堤洪水一维、二维耦合模型及应用

为了解决复杂条件下河道洪水漫堤、溃堤和潮水倒灌的问题,建立了在洪水和风暴潮共同作用下的天然河道漫溃堤洪水在防洪保护区的一二维水动力耦合模型。在兼顾计算效率和精度的基础上,分区剖分网格,设置合理的网格面积;根据植被和地物的不同,分区设置糙率;通过宽顶堰的方式将河道一维模型和防洪保护区二维模型进行侧向耦合;采用基于侵蚀的渐变溃破坏方式模拟河道溃堤过程,实现了河道上游发生洪水和下游遭遇外海风暴潮的复杂情况下精细化模拟。实例研究表明,所建模型可灵活处理复杂多变的水力条件,模拟结果合理可靠,可为防汛部门制定决策提供有力的科学依据。     

射流冲刷沙床初始阶段的SPH方法数值模拟

针对射流移动清淤时短时间内的冲刷效果问题,采用无网格光滑粒子动力学方法(SPH),对平面垂直淹没射流冲刷沙床的初始阶段进行了模拟计算。探讨了SPH中淹没环境和沙土材料的建立方法,研究了射流冲刷初始阶段动态冲坑深度的发展趋势,分析了射流速度对冲坑深度发展的影响。结果表明:采用SPH方法可以有效地模拟射流冲刷的过程;在初始阶段,冲坑深度随时间线性增加,而且随着射流速度的增加,坑深增加的速率加快。本文研究可为探讨疏浚射流破土效果提供数值方法参考。     

Tracking methods for free surface and simulation of a liquid droplet impacting on a solid surface based on SPH

With some popular tracking methods for free surface, simulations of several typical examples are carried out under various flow field conditions.The results show that the Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method is very suitable in simulating the flow problems with a free surface.A viscous liquid droplet with an initial velocity impacting on a solid surface is simulated based on the SPH method, and the surface tension is considered by searching the free surface particles, the initial impact effect is co...     

WES型复合堰型划分及泄流能力研究

WES型复合堰是由WES堰的堰顶增加一平段衍变而成。通过改变堰顶厚度以及上游堰高形成一系列不同体型的WES型复合堰,由过堰水流流态和流量系数的变化规律,探讨了将WES型复合堰划分为WES型复合实用堰与WES型复合宽顶堰,及将WES型复合实用堰划分为高堰与低堰的划分标准,并在高、低堰的划分标准中考虑了堰顶厚度的影响。此外,按堰型分类给出了设计水位下流量系数的拟合公式,为进一步研究奠定了基础。     

郝家店水文站宽顶堰测流系数分析

对郝家店水文站宽顶堰流量系数进行了分析,并对宽顶堰流量系数所推求的流量与常规方法推求的流量测验精度作了对比分析评价,从而验证了宽顶堰流量系数采用的合理性。     

宽顶堰平板闸门闸孔出流水力计算的实验研究

在水闸运行中经常会遇到各种实际问题,如准确计算下泄流量、流态判别、确定已知泄流量下的上下游水位等。为使平板闸门过闸流量计算准确又方便,根据平板闸门下宽顶堰模型实测数据,对闸孔出流的不同流态进行分析,提出了闸孔淹没出流的简易判别方法并用数学回归分析得到精度较高的自由出流、淹没出流流量计算公式,可供工程水力计算参考。更多还原