波浪对圆柱外接圆弧型防波堤绕射的解析计算

在微幅波绕射理论的基础上,使用特征函数展开法,推导了圆柱外接圆弧型防波堤复合结构的水波绕射的解析解,并据此计算了该结构所受到的波浪载荷以及绕射波面分布。计算结果表明:与单一圆柱相比,外接圆弧型防波堤的存在可明显降低作用于圆柱的波浪载荷和圆柱表面的波浪爬高;采用外接堤表面密实或透空而内圆柱表面透空的结构形式可以取得圆柱防浪的较佳效果;结构透空系数、波浪入射角度、外接堤张角、外堤半径与水深比、水深与波长比等因素的变化对绕射波浪作用均存在一定影响。     

波浪作用下的弹性支撑圆柱体纵向振动响应分析

此文通过试验研究了垂直安放的单个弹性圆柱在规则波作用下的纵向振动响应,并与求解弹性柱体的运动方程得到的响应结果进行了比较,其中运动方程中描述柱体所受的水动力.对比使用了Morison公式,以及绕射理论的计算方法,由试验和理论解的结果给出Morison公式的适用性范围.     

基于通量收支分析的珠江口冲淡水扩展规律研究

本文基于南海北部陆架模型对珠江口外海淡水通量进行收支分析,研究珠江口冲淡水的扩展规律.首先建立了一个南海北部陆架模型,然后对穿过珠江口外海三个断面的水量通量和淡水通量(盐度≤34.6 psu)进行了统计分析.结果表明:冬季,穿过粤东断面和粤西断面的水体通量和淡水通量均沿陆架自东北向西南输运,且穿过粤东断面的淡水通量约为穿过粤西断面淡水通量的60％;夏季,穿过粤东断面和粤西断面的水量通量和淡水通量均向东输运,且穿过粤东断面的淡水通量是穿过粤西断面淡水通量的4.3倍多;对于珠江口外海断面,冬季和夏季跨陆架的水量通量和淡水通量均由外海向近岸输运,但二者夏季远大于冬季.由此可知,珠江口冲淡水的扩展方向与沿岸流方向基本一致,冬季主要向粤西方向扩展,而夏季则主要向粤东方向扩展,珠江口冲淡水的扩展具有明显的季节变化.     

Numerical investigation of drag force on flow through circular array of cylinders

A 2-D model for flow through a circular patch with an array of vertical circular cylinders in a channel is established using the Navier-Stokes equations with a hybrid RANS/LES turbulence model–the Scale Adaptive Simulation (SAS) model. The applicability of the model is first validated by test cases where experimental data are available for comparison with the computed results. It is verified that the present model can predict well the average velocity and turbulence structure. The drag force and drag coefficient are then calculated using the present model for a number of cases with different solid volume fractions, cylinder Reynolds numbers and patch diameters. It is shown that the drag coefficient increases with increasing solid volume fraction, but decreases with increasing Reynolds number. However, the drag coefficient is independent of the diameter of circular batch when the solid volume fraction and Reynolds number are kept constant.     

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.     

湍急入水群沙的动态研究

以90～150μm的标准细沙为研究对象,进行垂直入水群沙射流的实验研究,给出群沙入水后的运动规律。该研究可为填海工程和利用泥沙进行水底结构底座就位工程提供依据。     

气固流化床内鼓泡行为的离散颗粒数值模拟

采用离散颗粒数值模型探讨了气固流化床内多个气泡的运动规律. 数值计算考虑了颗粒与气体的相互作用以及颗粒间的相互作用,颗粒与气体的相互作用采用Gidaspow阻力修正公式,颗粒间的相互作用则采用硬球碰撞模式描述. 给出了一种在二维非结构网格下精确计算颗粒体积分数及两相全隐耦合求解颗粒速度的方法,同时,在硬球模型中对颗粒碰撞事件采用散列表的处理方法,大大提高了计算效率. 数值计算结果表明,由于多个气泡的相互作用而导致气泡的横向运动显著,气泡运动轨迹与气泡形状依赖于流化床内静压力的分布,气泡总是选择压力小、压差梯度大的路径上升,这一现象与气液分离流中气泡的运动规律类似.     

基于动网格技术对泥沙输运和局部冲淤的数值模拟

该文建立泥沙输运和床面冲淤的垂向二维模型,采用SST k-ω模型模拟湍流并使用VOF法处理自由面运动,同时用动网格技术实现水底地形变化,计算了水平射流的泥沙冲淤问题。流场和地形变化的计算结果与实验数据基本一致,从而验证了计算模型的可靠性。在此基础上,该文进一步研究动床条件下的带横向沟槽明渠流动中水底地形随时间的变化过程。结果表明,水流在上坡过程中,由于水深减小流速增大,上坡部分受到局部冲刷作用;而坡顶处由于泥沙沉积形成一个小沙丘,坡顶位置在来流作用下逐渐向下游推移,最终地形趋于平衡状态。     

Multi-scale Runge-Kutta_Galerkin method for solving one-dimensional KdV and Burgers equations

In this paper, the multi-scale Runge-Kutta_Galerkin method is developed for solving the evolution equations, with the spatial variables of the equations being discretized by the multi-scale Galerkin method based on the multi-scale orthogonal bases in 0(,)mH a b and then the classical fourth order explicit Runge-Kutta method being applied to solve the resulting initial problem of the ordinary differential equations for the coefficients of the approximate solution. The proposed numerical scheme is validated by applications to the Burgers equation(nonlinear convection-diffusion problem), the Kd V equation(single solitary and 2-solitary wave problems) and the Kd V-Burgers equation, where analytical solutions are available for estimating the errors. Numerical results show that using the algorithm we can solve these equations stably without the need for extra stabilization processes and obtain accurate solutions that agree very well with the corresponding exact solutions in all cases.     

圆柱结构的二阶波浪渗流压力解的探讨

在波浪渗流力问题的研究中,首次引入了S tokes有限振幅波的波浪模型.通过推广应用特征函数展开法和表面布源法,分析了作用在可渗弹性海床上固立圆柱结构底面由二阶绕射波浪所致渗流压力的问题.对波浪场和渗流场分别采用分区法与迭加法,并引入一个B esse l级数展开的数学解;给出了S tokes二阶波关于两种垂直型圆柱结构绕射波浪场波势及压力分布解,进而将表面布源法推广应用于对圆柱底面下海床内的二阶波渗流压力场的解析求解,取得了相应的积分解式和对应的格林函数.