基于CFD和线性模型的多岛礁海上风电场模拟分析

以海上风电场周边岛礁上的风速观测资料为边界条件,利用线性模型和CFD模型分别对风电场场区的风资源进行了模拟。通过将模型模拟结果与海上风电场测风塔实测数据进行率定和验证,认为线性模型和CFD模型对多岛礁海域的风速模拟结果均偏小,但是与海上测风塔进行风资源模拟的结果相差不大。分析结果表明:在海上风电的前期工作过程中,可以使用岛礁处测风塔;CFD模型的模拟结果略好于线性模型的模拟结果,这主要是由于前者考虑到了大气稳定度的变化,因而可以更准确地模拟海上的风切变和湍流强度。     

烟丝气力输送特性试验与仿真

采用风洞试验与数值仿真方法,研究了圆锥管和Z形风道内烟丝气力输送特性.试验获得了烟丝悬浮率随雷诺数的变化规律,以及烟丝起浮临界气流速度等.采用一种基于离散相模V的Lagrangian粒子跟踪多相流CFD方法,对该问题进行了数值仿真,数值模型中考虑了粘性、重力、粒子直径分布、粒子形函数以及粒子质量分布等参数的影响.在两种风道内流动结构及烟丝起浮临界气流速度等方面,数值模拟与试验结果吻合良好.关位词:烟丝;气力输送;悬浮速度;风洞试验;数值仿真     

涌潮对钱塘江河道流场影响的三维数值模拟研究

利用实测的钱塘江地形数据建立了钱塘江三维河道的计算机几何模型,并根据已有的涨潮潮位等水文信息,采用VOF方法追踪模拟水和大气的自由交界表面,对钱塘江涌潮进行了三维非稳态数值模拟。数值模拟结果与不同时刻和不同测点所测得的水文数据的对比显示,模型能较好地模拟涨潮条件下河道内流场和潮位的变化。在此基础上进行了涌潮对河道内流场影响的规律的研究。     

数值波流水池构造方法研究

该文在FLUENT软件平台下构造了二维数值波流水池.基于不可压缩流体RANS方程建立数学模型,使用VOF方法追踪自由面位置;将水池入口取为波浪与水流相遇并产生相互作用的起始位置,给定入射静水波和水流叠加的边界条件;在水池下游设置消波区,采用动量源项消波方法对波浪进行衰减,消除波浪在水池出口边界处的反射,生成了波浪和水流共存的稳定流场.针对不同水流流速剖面和波浪条件进行了数值模拟,并通过实验数据考核数值水池模型的准确性.对Thomas的实验数据进行数值仿真,得到了不同流速的均匀逆流对波高和波长的影响;针对剪切流,模拟了Kemp等的实验数据,计算不同波幅的波浪在非均匀顺流和逆流中的变形.结果显示,数值结果与实验数据吻合良好,表明了该数值波流水池模型能够较为准确地模拟波浪和定常水流的相互作用.     

进口流速对丁坝回流长度影响的数值模拟研究

运用计算流体力学（CFD）方法,对宽浅河道中非淹没丁坝的流场进行二维数值模拟研究。模拟结果显示RNGk-s模型能够较好地描述出丁坝下游实际回流特征的产生,扩散及消失过程,能够较好地模拟丁坝下游的回流尺度。最后采用此模型模拟不同进口流速在相同条件下的流场结构,通过量纲分析与数值模拟结果的比较分析得到进口流速对回流尺度影响的关系式。进口流速越大,回流边线越长越宽。研究结果对丁坝的设计与施工,具有一定的参考意义。     

自由项对交通流双曲型方程组数值解影响研究

该文以交通流模型中不同平衡函数表达式为例，对一阶非线性双曲型方程组的自由项形式与数值解的色散性、耗散性之间关系，进行了数值模拟研究。结果发现：自由项对方程组数值解的色散性和耗散性影响都是比较有规律的，这种规律性在不同初始密度条件下是不一样的；自由项导致方程组数值解色散或耗散强弱，与方程组的离散方式也有关，尤其在中等密度条件下。就Payne-Whitham模型方程，建议了能够对不同初始密度下扰动的传播和发展进行合理数值模拟的自由项和离散方式。     

基于HYDRUS模型不同灌水模式下土壤水盐运移模拟

以田间试验为基础,应用饱和-非饱和土壤水分及溶质运动理论,利用HYDRUS-1D/2D数值模型对内蒙古河套灌区不同灌水模式下土壤水分、盐分运移规律进行数值模拟,分析了不同灌溉条件下的水盐运移状态,并将模拟结果与田间试验实测结果进行对比分析。研究结果表明,在相同灌水定额下,100cm土体内沟灌条件下生育期土壤盐分含量平均值比畦灌条件下土壤盐分含量平均值降低24.4%,沟灌可以有效控制土壤盐分的累积。利用HYDRUS模型对土壤水盐运移的模拟结果能够为灌区的水盐管理提供科学依据。     

水气两相流分段分模型数值模拟方法研究

为了更准确地分析水平旋流内消能泄洪洞阻塞扩散段水流特性,采用理论分析、数值模拟与试验研究相结合的研究方法,以旋流阻塞扩散段至气体溢出段为研究对象,重点针对试验研究中难以对泄洪洞内部进行观测的问题,开展水气两相流分段分模型数值模拟方法研究.研究结果证明:Mixture模型和VOF模型在旋流区、水气掺混区和气体逸出区分类运...     

基于MATLAB的探地雷达堤坝隐患探测仿真研究

利用MATLAB语言进行探地雷达堤坝隐患探测数值模拟方法的研究.首先,着重介绍了探地雷达数值模拟的理论基础,然后建立了进行探地雷达二维计算模拟的物理模型,最后利用各种介质参数条件下的模型进行了数值仿真,结果表明方法是有效的,可以对探地雷达进行堤坝检测的效果进行预测.     

水盐运移方程对流项不同离散格式对比分析

采用有限体积方法求解了一维土壤水盐运移方程,分别将不同的对流项离散格式应用到一维土壤水盐数值模型的求解中。通过对数值计算结果与实测数据进行对比分析,认为在较大的空间、时间步长条件下,QUICK格式有效地减缓了数值振荡和数值扩散的现象。     

高耸升船机塔柱结构抗风数值风洞模拟

利用数值风洞模型技术,采用原始不可压缩黏性流体N-S方程描述风场的运动,建立合适的计算域边界条件,基于ADINA有限元分析软件,提出了一种高耸升船机塔柱结构抗风分析方法,并通过算例验证了该方法的正确性和有效性;结合工程实例,分析了升船机塔柱结构的风致响应,求得升船机塔柱结构风载体型系数,推导了升船机塔柱结构顺风向风振系数表达式,并与规范值进行了对比。数值模拟结果表明:高耸升船机塔柱结构顺风向最大位移出现在其迎风面顶部附近;数值风洞模型计算得到的升船机塔柱结构风载体型系数大于规范值;对于顺风向风振系数而言,在结构高度90 m以上区域规范值都偏小。     

复杂外形建筑物黏性流动CFD数值研究

该文以南通体育场馆为研究对象,在三种不同粗细网格上进行了黏性流场的数值模拟,比较了屋盖升力系数和流场细节,获得该类型建筑模型流场计算所适合的大致网格数, 在获得大致网格数的情况下,还比较了几种不同的湍流模式下的数值结果的差异,最后将数值模拟结果和试验结果进行了分析,结果令人满意.     

STUDY ON AERODYNAMIC CHARACTERISTICS OF VAN-BODY TRUCKS

ＢＲＩＥＦＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＯＦＴＨＥＰＡＰＥＲ :　Ｔｈｅｖａｎ ｂｏｄｙｔｒｕｃｋｉｓａｂｌｕｎｔｂｏｄｙｗｉｔｈｉｒｒｅｇｕｌａｒｓｈａｐｅ .Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｆｉｒｓｔｌｙｄｅａｌｔｗｉｔｈｍａｎｙｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｔ     

近地面翼型气动特性的实验测量和数值模拟

该文研究了二维翼型地面效应的气动特性问题。首先在风洞中对NACA0012翼型进行了水平光滑壁面附近的测压实验,得到了低速条件下该翼型的表面压力分布实验数据。而后利用数值模拟方法,计算了采用定常不可压缩流动N-S方程和标准S-A湍流模型的翼型地面效应。经对比分析,计算结果与风洞实验数据在相同实验条件下较为一致,验证了该数值方法的可靠性。进而通过对NACA0012翼型在运动地面和固定地面两种不同的边界条件附近的绕流计算,给出了近地面飞行翼型气动性能随离地高度、攻角的变化规律。     

A TVD Scheme for Incompressible Flow Coupled With Different Turbulence Modles on A Ground-Mounted Square-RIB Flow

A finite-difference Total Variation Diminishing (TVD) numerical simulation model for coupling the Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) equations, pressure-relative continuity equation and various k-ε turbulence models was developed to solve the incompressible flow based on the pseudo-compressibility method. The hyperbolicity of all these equations was studied and the discretization of the fully coupling equations with all the primal variables and source terms were made in this article. Numerical simulation for modeling the flow around a ground-mounted square rib was implemented and validated by comparing with the published wind tunnel experimental data. It is shown that such a numerical simulation method with a proper turbulence model has a very good accuracy to simulate the flow around a surface-mounted rib. It is concluded that the Renormalization Group (RNG) and Chen-Kim k-ε turbulence models have much better ability to predict the characteristics of the vortex structure and flow separation than the standard k-ε model.     

Numerical modelling of odour dispersion around a cubical obstacle using large eddy simulation

In the present work two different large eddy simulation (LES) approaches, namely the Dynamic Smagorinsky model and the Wale model, are used to simulate the air flow and pollutant dispersion around a cubical obstacle. Results are compared with wind tunnel data (WT) and with results from the Smagorinsky LES model. Overall agreement was good between the different LES approaches and the WT results, both for the mean and fluctuating flow and concentration patterns. LES models can provide good estimates of concentration fluctuation intensity and enable the calculation of the intermittency factor. The model results indicate that LES is a viable tool for odour impact assessment.     

近海风机基础-塔架结构体系振动监测与动力响应分析

我国东部近海区域目前建设的风电场基本均采用桩基结构,桩基一塔架结构体系是典型的细长高耸结构,在复杂海洋环境载荷作用下具有明显的动力性质、随机性质和非线性性质。本文结合江苏响水近海试验风机长期的桩基础一塔架结构体系振动监测数据,分析了结构体系振动与风、浪等环境荷载的相关性,结果表明：振动加速度与风速均方差存在明显的相关关系,塔架顶部的振动加速度随均方差的增大而增加;建立模型进行了动力有限元计算分析,计算结果较好反映了响水近海试验风机不同工况的动力响应。研究成果具有一定的工程应用价值,可为海上风机基础设计提供参考。     

厢式货车表面气流流动特性的研究

本文首次用三维数值模拟计算的方法结合风洞实验研究了厢式货车表面气流的流动特性。揭示了气流流动特性和厢式货车气动阻力特性之间的关系，厢式货车基本结构参数变化时阻力特性的变化规律。为厢式货车的气动造型设计提供了重要参考依据。     

风载荷对单柱式海上风力机船舶碰撞影响研究

随着海上风能的开发与利用,船舶与海上风力机的碰撞风险正逐渐上升。为此采用非线性有限元软件LS-DYNA模拟速度为2m/s质量为5000 t的船舶与3 MN单柱式海上风力机碰撞过程,研究有、无风载荷及风载荷作用方向对风力机结构动力响应影响,对比分析了碰撞力、塔顶位移、塔顶加速度以及撞击处塔架等效塑性应变。其结果表明:风载荷对风力机船舶碰撞动力响应影响很大,碰撞力相对差异约为1%,塔顶位移相对差异约为10.9%,塔顶加速度相对差异约为17.5%,撞击处等效塑性应变相对差异约为3.05%;海上风力机船舶碰撞动力响应在不同风载荷作用方向上有着很大的差异,不同风载荷作用方向上最大与最小的碰撞力、塔顶位移、塔顶加速度以及撞击处等效塑性应变相对差异分别为28.5%、57%、62.5%以及9.5%;塔架纵向摆动随着风载荷的作用方向产生很大变化,最大值为0.505 m,最小值为0.0393 m。研究结果可为海上风力机抗碰撞防护性能研究及设计提供理论参考。     

五道水库泄洪洞进水塔振动研究

五道水库泄洪洞高水位运行时,进水塔出现剧烈振动。为探明振动原因,为除险加固提供依据。进行了泄洪洞1：20水工模型试验,研究工作闸门不同开度时泄洪洞边壁及闸门水流的脉动压力特性,通过有限元动力分析,研究进水塔的自振特性,预测进水塔的振动响应。研究表明．进水塔的低阶自振频率没有完全脱离动水激励的高能区域,可能产生较大流激振动;0．4以上大开度运行时进水塔的振动响应较大,设计水位最大加速度出现在塔底．约0．34g．与原型观测预潮结果一致．