非定常螺旋桨水动力升力面预报

本文基于格林定理和薄翼假计,导出一种升力面离散涡分布法来求解螺旋桨非定常水动力。在本方法中,附着涡和面源分布在桨叶拱弧面上,涡格和控制点的弦向分布形式吸收了Lan的准连续法的特点,非定常的尾涡面上布置了具有时间记忆性的泄出涡。本文在考虑了尾涡收缩的同时,还计入了桨叶梢涡分离。采用时域迭代法求解非定常问题得到时域解,利用谐调分析可进一步得到频域解。作者编制了本方法的计算程序,计算结果令人满意。     

浅窄航道会遇船舶水动力相互作用数值计算

该文应用CFD软件对两船在浅窄航道中会遇时的水动力相互作用进行数值研究,通过求解非定常RANS方程并结合RNG k-ε湍流模型,采用动网格技术及UDF进行船舶运动过程中的网格更新,对两船沿平行直线航行时的三维非定常黏性流场进行数值模拟,并对其相互作用水动力进行了计算。首先通过计算结果与试验数据进行对比,验证了数值方法的可行性和有效性;随后对四种船型在不同水深、航道宽度、两船航速比和船-船横向间距下的水动力进行了系列计算,通过结果分析得出了以上因素对两船会遇水动力相互作用的影响规律。     

深浅水中KVLCC船体横荡运动水动力数值计算

通过求解非定常RANS方程,选取SST k-ω湍流模型,采用全六面体网格进行离散,在忽略自由面兴波影响的情况下,对KVLCC1裸船体在深水和浅水中的PMM试验纯横荡运动粘性流场进行了数值模拟,计算了作用在船体上的水动力和力矩;通过将计算结果与现有的试验数据对比,验证了该文方法的有效性.在此基础上,根据水动力和力矩计算结果,计算得到了船舶横荡运动线性水动力导数.     

三个物体水动力相互作用的研究

该文对二维不可压缩无黏流场中三个圆形物体之间的水动力相互作用问题进行了理论上的探讨.根据无耗散系统中的Lagrange方程,导出了这三个物体在水动力相互作用下的动力学方程组.采用Ronge-Kutta数值方法对此六个一阶方程组数值求解,能够计算出这三个物体在水动力相互作用下的运动速度和轨迹.数值结果预测了几种不同排列、速度分布和物体尺寸下的三个圆形物体在流场中运动的轨迹以及它们的实时速度、空间位置关系.发现了一些有兴趣的现象.     

斜交桥墩阻水特性数值模拟研究

在桥梁设计中受地形地质、接线等原因影响,桥轴线有时不得不与河道斜交布置,通常情况下桥墩墩轴线与桥轴线垂直布置,受此影响,桥墩墩轴线则与水流流向形成一定夹角α.二维数值模拟研究成果表明,对同尺寸桥墩,α越大则桥墩阻水比随之增大,由此引起的桥墩墩前壅水高度及范围,桥区流速变化幅度及范围、紊流宽度等均相应增大,严重时将直接威...     

基于CFD的船-舵水动力干扰数值研究

该文采用基于RANS方程求解的CFD方法,对匀速直航的船-舵系统的黏性绕流场进行数值模拟,计算了不同船速和不同舵角下的船-舵水动力干扰系数,计算中忽略了自由面兴波及螺旋桨的影响。文中以KVLCC1船、舵模型为研究对象,首先将数值计算的船舶水动力及船-舵水动力干扰系数结果与模型试验数据进行比较,验证了所采用数值方法的有效性;随后,对船-舵系统、裸船体和敞水舵分别进行计算,通过水动力计算结果的比较以及流场分析,对船-舵水动力相互作用进行了数值研究。     

开孔桥墩墩后水动力特性PIV试验

为探讨桥墩上设置开孔对墩后水流结构的影响,采用粒子图像测试技术(PIV)对矩形开孔桥墩墩后的水平面和立面流场进行了测量,并对墩后的水流结构进行了分析。结果表明:矩形开孔桥墩能够改变开孔位置所在水深处尾流的运动规律,贯穿方孔的高速水流与墩侧绕流以及墩后低速区水流形成强烈的剪切作用,抑制了大尺度旋涡的发展与运动,并且切断了墩后底部水流的上升运动轨迹;墩后瞬时流场存在周期性的运动规律,具有高度间歇特性。     

流场中两个圆柱体之间的水动力相互作用

此文对无黏性不可压缩流场中两个可以膨胀和收缩的运动圆柱体间的水动力相互作用问题进行了理论研究。研究方法是以圆定理和复变函数为工具,通过建立坐标变换关系,运用连续补函数方法求得流场中两个圆柱体运动下流场的复势,然后通过对复势的曲线积分得到了运动物体的附加质量矩阵,并利用Lagrange方程建立了由物体和液体组成的哈密顿系统中运动物体的动力学方程组,最后计算出这些物体的运动轨迹。此文用不同方法部分验证了Wang的结论:当两个圆柱体同时膨胀(收缩),或沿它们的连心线运动时,它们相互排斥;当一个圆柱体膨胀而另一个圆柱体收缩,或两圆柱体垂直于它们的连心线运动时,它们相互吸引。研究发现,由于附加质量被引入到物体的加速度变化中,在完全的水动力流固耦合下,膨胀(收缩)的运动圆柱系统显示出复杂的非线性特性。     

海南省新埠岛水系水动力数值模拟研究

基于MIKE11 HD模块,对海南新埠岛规划水系50 a一遇洪水期水动力及5 a一遇枯水期水质进行模拟和预测,计算得出了规划水系洪水期各河道的里程-水位-流量曲线,以期为新埠岛进一步的防洪规划提供一定的参考依据.     

Numerical prediction of hydrodynamic forces on a ship passing through a lock with different configurations简

A CFD method is used to numerically predict the hydrodynamic forces and moments acting on a ship passing through a lock with a constant speed. By solving the RANS equations in combination with the RNG k-e turbulence model, the unsteady viscous flow around the ship is simulated and the hydrodynamic forces and moments acting on the ship are calculated. UDF is com-piled to define the ship motion. Meanwhile, grid regeneration is dealt with by using the dynamic mesh method and sliding interface technique. Under the assumption of low ship speed, the effects of free surface elevation are neglected in the numerical simulation. A bulk carrier ship model is taken as an example for the numerical study. The numerical results are presented and compared with the available experimental results. By analyzing the numerical results obtained for locks with different configurations, the influences of approach wall configuration, lock configuration symmetry and lock chamber breadth on the hydrodynamic forces and moments are demonstrated. The numerical method applied in this paper can qualitatively predict the ship-lock hydrodynamic interaction and pro-vide certain guidance on lock design.     

桥渡对河道水流影响的二维无结构网格模型

采用有限体积法建立平面二维水流运动的无结构网格数学模型,模型采用Roe格式的近似Riemann解计算界面通量和特征分解法处理底坡源项.通过无结构网格对桥墩形状进行精细拟合克服了局部糙率修正、局部地形修正等方法的困难.为研究桥墩、桥形等对水位、局部流速等建桥前后的变化提供了新的计算模式.最后,应用模型对河段上的圆形墩和圆端矩形墩壅水进行了模拟,结果表明模型能够较好的模拟建桥前后桥墩附近的水流变化.     

大型荷载作用下弯坡高墩桥梁设计探讨

通过羊曲水电站对外专用公路中沿线桥梁的设计,简要说明了大型荷载作用下,弯坡桥、高桥墩桥梁的一些设计思路和方法,这些方法为沿线桥梁的施工工期、难易性等方面提供了良好的条件,并取得了一定的经济效益,同时为类似工程提供了一些借鉴和经验。     

桥渡非恒定流水工模型试验研究

扼要介绍非恒定流模型试验的理论基础(模型水流与原型水流的相似准则),我院为开展非恒定流试验研究而研制的试验设备与仪器,以及针对水库溃坝水流、潮汐水流、涌潮水流、天然河道水流等不同类型非恒定流对桥渡建筑物影响所进行的试验研究特点、研究成果和发展进程。     

桩墩壅水数值计算方法

利用已有的物理模型试验成果,建立平面二维水动力数值模型,对桩墩的壅水进行计算,探讨几种紊动黏性取值方式对壅水计算的影响。研究结果表明:桩墩壅水的计算值与实测值吻合较好,验证了数学模型的合理性;利用选取常量、控制计算单元Peclet数以及应用Smagorinsky方程等3种紊动黏性取值方式均可以成功地进行壅水计算,其中以Smagorinsky方法最优。     

桥渡壅水平面二维数学模型模拟研究

本文根据圣维南基本方程组,建立了平面二维非恒定流桥渡数学模型方程,通过坐标变换,以边界拟合坐标生成二维均匀正交网格,在交错网格上采用交替方向的全隐差分格式进行离散化代数方程计算。通过桥渡流场的实例计算,在水位、流速分布、分流比和桥渡壅水等方面取得了令人满意的结果,该数学模型对于弥补和配合物理模型进行桥渡问题的研究具有重要作用。     

降低桥墩壅水的优化试验研究

桥墩型式对墩前壅水高度影响较大。为优化涉水桥梁工程设计方案,降低桥墩壅水对河道防洪的影响,通过建立宽水槽模型,对不同桥墩型式所引起的墩前壅水高度进行了测试和分析。结果表明,桥墩的最优侧面曲线特征参数b′/L为0.071~0.083;方墩、流线墩和双圆墩3种墩型的优势夹角不同,桥墩轴线与水流夹角小于36°时,流线墩壅水最小,大于36°时双圆墩壅水最小。