造波板运动造波的实时模拟

基于势流理论和时域高阶边界元方法,建立了完全非线性数值波浪水槽模型,通过实时模拟造波板运动来产生波浪.采用混合欧拉-拉格朗日方法追踪流体瞬时水面,运用四阶Runga-Kutta方法更新下一时间步的波面和速度势,同时应用镜像格林函数消除了水槽两个侧面和底面上的积分,在水槽末端布置人工阻尼层消除反射波浪,通过加速势的方法准确计算速度势的时间导数.利用所建模型分别对规则波和不规则波进行了模拟研究,得到了稳定的波形,与试验结果、理论结果和已发表结果均吻合良好,同时计算了造波板做单一频率运动产生的非线性波浪力.     

试验室内造波技术和造波设备的讨论

本文概括介绍了我国的造波机系统,讨论了试验室内模拟海浪的检验标准及其方法,并介绍了波浪试验水池里模拟海浪检验结果。     

双色波数值模拟的造波方法研究

为了使数值波浪水槽模型能够精确简便地代替物理模型,并为港口海洋工程及内河工程提供重要的数据支持,基于不可压缩黏性流体的N-S方程和VOF方法,运用软件FLUENT建立数值水槽。通过对软件的二次开发,进行推波板造波方法的波浪数值模拟。将物理模型实验中的Sch?ffer二阶造波理论运用于波浪数值模拟,实现基于二阶推波板造波法的双频波数值模拟。在此造波基础上,开创性地模拟出变化地形下波浪的相互作用,体现出其非线性作用。研究结果显示:(1)将各工况得出数据分别与理论值和实验值进行对比验证,表明所用方法有较好的精确性;(2)通过双色波相互作用后的频域分析得出其适用范围为0.1h/L0.5。推波板造波法模拟的数值波浪有着较好的非线性和精确性,可以在一定条件下代替物理实验。     

规则波对大直径群桩作用的数值模拟研究

多桩柱结构在海洋工程中应用广泛,大直径群桩效应使得桩柱所受到的波浪力与单桩大为不同。首先使用基于势流理论开发的三维水动力分析程序DIFFRACT计算了单个圆柱和双圆柱所受到的波浪力,通过与相应解析解的对比验证了数值结果的准确性。进一步分析了大尺度多桩柱结构在规则波中所受的波浪力。群桩间的水动力相互作用使桩群中每个圆柱所受的波浪力存在多个峰值,其最大值可达单个圆柱所受波浪力的2.30倍,并且最大波浪力圆柱的位置受桩群布置的影响。     

水电站的建筑物和设备

我国水力资源极其丰富,总蕴藏量达6.8亿千瓦,占世界第一位。到目前为止,开发程度仅为2.5％左右。因而,水力发电必将成为我国实现四个现代化的一种重要的能源。水力发电是在河流的某些地点建立水电站,将该处的水能转化为电能,供给工农业生产和人民生活用电。河流的水能是由流量和落差两个要素形成的。在天然情     

不同风场数据集对台风期间海浪模拟的影响

风场资料的精度和适用性对海浪的准确模拟至关重要。选取ERA5、CCMP和CFSv2等3个常用的风场数据集,以2106号“烟花”台风为例对比不同数据集在台风浪模拟方面的表现。结果表明,采用3个风场的模拟结果均很好地再现了台风期间海浪的增长和衰减过程,其中ERA5和CCMP风场计算的波高较为一致,而采用CFSv2风场的模拟结果明显大于另2个风场。选取4个外海浮标站,对比3个风场的模拟结果与实测波高的差异。统计发现,ERA5风场的模拟结果最优,CCMP风场的模拟结果次之,而CFSv2风场的模拟结果较实测值偏大。在过程最大波高的模拟精度方面,CCMP风场的模拟结果最优,ERA5风场的模拟结果在台州外站明显偏小,而CFSv2风场计算的4个浮标站的过程最大波高均高于实测值。     

摇板式造波机所造二维波的完全非线性解

本文采用边界积分方程的时间步进法对摇板式造波机所造二维波的波形及遥板所受水动力矩求完全非线性解。对于自由面和摇板交点处自由面条件和物面条件的相容性作了专门的考虑。在弱非线性情况下，规则波时域非线性的计算结果与频域二阶解及时域线性解作了比较，验证本文的数值方法是可行的。     

无反射不规则波造波机系统的研究

水槽不规则波的波浪试验中，造波机和建筑物之间波浪的多次反射是影响试验精度的重要方面，本文给出了水槽中不规则波造波机无反射造波的方法，提出了不规则波代表频率的确定方法，长时间造波试验研究结果表明，该文提出的方法是有效的。     

孤立波作用下边界层的模拟与分析

孤立波作用下的边界层内的剪切力以及涡量变化对海啸传播和海底地形塑造十分重要。本文基于多区域谱方法,利用直接模拟(DNS)数值模型,对在具有矩形断面的U形水洞内的孤立波下的边界层流动进行了模拟。将数值模拟结果与解析解以及试验结果进行了对比,发现数值结果与后两者吻合得较好。模拟结果显示,在低雷诺数下,扰动不会改变流态,而随着雷诺数的增大,流态会变得十分复杂。中等雷诺数情况下,边界层内会产生正向的涡,并进行稳定的传播。在较高雷诺数情况下,流动进入层流向紊流发展的过渡期,此时边界层内会产生正涡以及负涡,并会在水深方向进行不规则运动。     

水工建筑物的水力学模拟

水工建筑物的水力学模拟Ｐ．Ｍｅｉｌｌａｎｄ等主题词水工建筑物，设计，水工模型，工程水力学，模型研究从水力学观点看，无论大型或小型水电工程常常包括一些必须谨慎处理的问题．因而在规划阶段，需要根据物理模型或（和）数学模型的研究吸取已建工程的经验。在资金受...     

航道整治建筑物及防护结构模拟技术研究

航道整治建筑物及防护结构的模型试验中,往往采取一些简化方式进行模拟,由此对试验结果的影响目前尚无定论,试验规程也无相应的技术要求指导试验中防护结构物的模拟。基于相似理论提出了整治建筑物及防护结构模型的相似条件与设计方法。在可调密度易成型复合材料研发的基础上,提出了小比尺防护结构的模拟技术。通过水槽试验研究了软体排联接方式与几何相似偏离对软体排模拟的影响。结果表明小比尺的软体排与框架宜采用密度可调、形状可重塑的复合材料进行模拟;D型软体排的压载块与排布系结简化为粘结方式时,对排体的稳定性与变形特征没有影响;混凝土联锁块软体排采用粘结方式对排体的稳定性无影响,对变形相似初期有一定影响,后期无明显影响;在保证压载块质量相似而放弃几何相似时,将影响排体的临界失稳底流速与失稳模式。研究结果可为防护结构的模拟提供技术参考,也为相关试验规程的修订提供技术支撑。     

泄水建筑物三维水流数值模拟技术及应用

泄水建筑物下泄水流通常具有复杂的三维水流特性,常规的一维或者平面二维技术无法精确模拟其流态。应用三维数值模型对水闸、溢洪道、拱坝等泄水建筑物三维水流进行数值模拟,并与水工模型试验成果进行对比。数值模拟计算的水面线、流态及流速分布均与水工模型试验实测资料吻合较好,表明三维数学模型可以结合水工模型试验解决泄水建筑物常规水力学问题,为工程设计和运行提供相关的技术依据。     

冰对水工建筑物的作用

冰是一种自然现象,与人民的生产生活密切相关。系统阐述冰的生成机理、物理力学性能、冰对水工建筑物的作用、冰荷载理论和计算公式、水工建筑物冰害的防治等等,有助于相关领域,能动地采取防治措施,变冰害为冰利。     

略谈水工建筑物的防冰设备

寒冷地区水域中的水工建筑物，防冰冻措施至关重要，如不加以防护，将使建筑物损坏，为此，本文介绍利用潜水泵抽水，在建筑物周围水面形成活动水，达到防冰冻的目的，有推广价值。     

拔桩用造孔设备虚拟设计及仿真

根据黄河治理、工程抢险需要,研制了一种将打入到黄河滩地地面下的垂直预应力钢筋混凝土管桩拔出而实现潜坝移动的专用机械,在该设备设计过程中引入计算机软件技术,对其进行三维建模、装配和运动仿真分析.通过Pro/E和ADAMS软件联合对产品进行虚拟设计和仿真分析,使产品的设计和制造缩短了周期,降低了成本.     

规则波作用下潜堤透浪系数数值模拟

潜堤透浪系数是衡量潜堤削弱波浪能力的主要指标。基于Boussinesq型方程的MIKE21-BW模型建立波浪数值水槽,进行规则波作用下潜堤透浪系数的数值模拟。根据Dingemans物理模型试验结果对BW模型进行参数率定和验证,验证结果良好。在此基础上,进一步分析了影响潜堤透浪系数的无因次影响参数,包含相对淹没深度、波陡、相对堤顶宽度、斜坡堤坡度等,研究不同因素组合情况下潜堤透浪系数的变化规律。建立了规则波作用下潜堤透浪系数的计算式,应用MATLAB数学软件对式中的系数进行拟合,拟合式计算值与BW模型计算值相关系数为0.858,相关性较好。另外,将拟合式与杨正己公式进行比较,并分析数据的差异与原因。研究表明:MIKE21-BW模型可以进行规则波作用下潜堤透浪系数的数值模拟。     

雨水管网的动力波模拟及试验验证

本文根据完整的圣·维南方程组,用四点隐式差分及部分重叠技术求解,建立了雨水管网动力波模型.经室内试验验证,精度很高,是雨水管网水流模拟及其它简化模型评价的有效工具.     

新型摇板式造波装置对波高影响的实验研究

为了优化造波结构和变量参数单一,提高实验效率降低实验能耗,基于综合式波浪发电实验台研发了一种新型整体可升降摇板式造波装置,并通过实验研究探索该装置摇板浸水无因次深度、摇摆角度、摇板摆动角速度等变量参数对无因次波高的影响规律.研究获得无因次波高与摇板摆动角度、摇板浸水无因次深度和摇板摆动角速度等参数密切关系和最佳摇摆角度,新型造波装置具有较好的稳定性和可重复性,实现了节能减排降耗增效.