解浅水船波问题的方法

本文提出以六重模速度势线化自由面条件解浅水船波问题的方法。作为算例,对Wigley船型进行了实际计算。根据计算结果,讨论了浅水对波形及兴波阻力的影响,给出了浅水影响起始傅氏数、临界傅氏数与水深关系曲线。结果表明,所给水动特性与实验结果吻合,本文方法能较好地对浅水船波问题进行数值模拟。     

浮体在浅水中运动产生的孤立波

本文对在浅水中以跨临界速度运动的浮体产生的兴波问题作了数值计算，用作者提出的求解浮体波动问题的新方法，将浮体与流体接触的物面作为自由表面处理，使Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ方程用于此问题的全域直接数值求解，数值结果使我们得到了新颖的浮体运动产生的孤立波解。     

二维浅水狭航道船舶变速航行的有限元计算

本文从二维浅水波方程出发,采用有限元计算船舶变速驶进、驶出大坝升船机承船厢时的水动力学过程.二维浅水波方程理论把行驶船舶对水面的作用力直接加在二维浅水波方程里,以此来计算水表面波动和水平流速.水动力波产生的水动压力又影响到船舶的运动.本文研究船舶和水体的相互作用.它描述了水面波动、水平流速、船舶的纵倾角、船和厢底的最小间隙、以及承船厢受的水体总重量、水动力矩等重要物理量在船舶行驶过程中的变化规律.本文算例的结果和文献[5]给出的实验数据大体一致.计算结果还发现,船舶驶出承船厢时下沉和纵倾的幅度比船只驶进承船厢时要稍大一点.工程上应当予以重视.     

浅水波-流对直立桩柱作用的分层数值解法

本文采用分层方式,用水气比拟方程计算由于存在桥墩等障碍物而造成的浅水波高度的变化,以此给出水下粘性层内计算域上表面的压力,用传统的N-S方程计算粘性层内的流动,得到了波一流联合作用下桥墩上的压力分布和河床上压力与剪应力分布随时间周期性的变化过程,并得到了一些有意义的结论。     

移动边界浅水问题的数值研究

移动边界问题是水力计算中难点之一 ,本文用拉格朗日坐标系来描述浅水方程 ,并用二阶Godunov算法求解有移动边界的浅水问题的数值解。在拉格朗日坐标系下 ,移动边界条件十分容易处理 ,数值计算结果表明 ,该方法十分有效     

在浅水方程中利用Riemann问题精确解的数值方法

先从一维Riemann问题解的结构入手,分别对湿区和干区两种情况进行分析,得到精确解的解析形式,并讨论其存在性和唯一性,然后采用物理方程旋转不变量的原理,将全局坐标旋转至界面法相的局部坐标,从而将二维浅水方程中的Riemann问题转化为一维问题进行求解。并通过对三个溃坝案例进行数值模拟,证明了在浅水方程中利用Riemann精确解的可行性,验证了该方法在干/湿区问题上的合理性与有效性,也证明此算法具有精确捕捉溃坝波问题的能力。     

一种浅水波浪数值模型的应用研究

简述目前几种浅水波浪数值预报模式，介绍了国内外以能量平衡方程预报浅水波浪的若干模式，重点介绍了应用当今最新波浪研究成果发展起来的并经过若干理论及现场观测资料验证的SWAN模型，详细论述了模型的特点及其适用性，其动谱能量平衡方程的数值离散格式及对能量源汇项的处理方法，利用SWAN模型计算了在不同水深时流场对波浪传播的影响，并与线性波流理论计算结果进行比较；最后，将模型应用于海安湾的浅水波浪数值计算，模拟湾内波高及周期场分布，并与观测结果进行比较。     

一种有限体积法在浅水波模拟中的应用

采用有限体积法离散浅水波方程,并结合有限差分法计算界面通量,界面通量计算达到二阶精度,运用非结构的三角形网格以适应复杂不规则的边界,建立了一种新的离散格式.通过对典型算例的模拟计算,证明此格式模拟浅水波是合理可行的.     

考虑升沉和纵倾的方尾船非线性兴波阻力计算

为了更准确地预报方尾船阻力并提高船型优化设计的效率,开发了考虑升沉和纵倾影响的方尾船型非线性兴波阻力计算程序。采用Wyatt公式进行非线性迭代,选用Raven优化得到的四点迎风差分格式及配置点前移方法来满足辐射条件。采用面元上置的方法来消除奇异性,同时提高数值稳定性。以DTMB5415方尾船为数值模型,采用本文方法对考虑升沉和纵倾、不考虑升沉和纵倾两种状态的非线性兴波问题进行求解,与试验结果对比表明,本文方法计算得到的阻力、升沉和纵倾与试验结果吻合较好,同时,当傅汝德数大于0.3时,升沉及纵倾对阻力计算结果影响明显,数值计算时应予以考虑。     

基于浅水波方程的滑坡涌浪分析研究

随着水电工程的不断发展,库区滑坡稳定性及涌浪灾害链是影响水库安全运行的重要因素之一。同时,滑坡涌浪问题也一直以来是地质灾害领域研究的热点和难点问题之一。从二维浅水波方程基本理论出发,从滑坡动力学及入水产生涌浪全过程的数值模拟方法进行系统分析,并在此基础上以贵州省索风营水电站近坝库区的卞家寨滑坡潜在的涌浪过程进行模拟分析。基于野外地质勘探成果,构建滑坡体的三维地质结构模型及库区和大坝模型。通过数值计算分析,涌浪产生的洪水虽然产生漫坝,但是持续时间短、峰值较小,加之大坝为重力坝,因此对大坝不会造成严重的危害,对下游河道产生较大洪水灾害的可能性不大。     

NUMERICAL STUDY OF SQUARE-STERN SHIP WAVE IN SHALLOW WATER

This paper employed shallow water equations with moving pressure to calculate water waves generated by a square-stern ship in shallow water. The moving ship is considered as moving pressure on free surface. The finite element method with moving grids is used to solve the shallow water equations based on wave equation model [3]. A non-reflection boundary condition [5]is imposed on open boundaries surrounding the ship. 3-D surface elevations, depth-averaged horizontal velocities are presented. The numerical solutions are physically reasonable. It is found that wave resistance coefficients, draftchange and pitch angle vary rapidly in neighborhood of critical flow (Fh=u/ gh= 0. 9 -1. 1). The numerical results also indicate that the wave resistance coefficients, draft change and pitch angle of square-stern ship are larger than those of sharp-stern ship with the same hull structure at the same speed.     

二维浅水域潮流数值模拟的ADI－QUICK格式

本文采用ＡＤＩ－ＱＵＩＣＫ有限差分格式，用单一正交网格系进行空间离散，对二维浅水流动方程和污染物对流－扩散问题进行数值模拟。方法具有高阶精度，不呈现数值振荡，不带有可感受的数值衰减，计算过程稳定，计算方法简便等优点。本文以大连湾海域为实例，计算了Ｍ２－分潮流动规律。基于ＡＤＩ－ＱＵＩＣＫ格式编制的ＦＯＲＴＲＡＮ程序对其它的浅水海域和河口的流动问题具有普遍的适应性。     

基于非结构化网格建立求解具有复杂地形的浅水流动的数值模型

采用有限体积法,基于非结构化网格上建立求解具有复杂地形的浅水流动数值模型。采用Roe格式的计算界面通量,引入一种单元界面处近似水深的方法来处理地形变化源项,并证明了在非结构化网上满足和谐性条件,此外,此方法还能有效的应用到现存的激波捕捉方法,如HLL、HLLC和CU格式等。通过两个算例,验证了格式是和谐的并具有良好的间断捕捉能力。     

广义浅水强非线性方程组的推导

本文在假设０的量阶为０（１），并保留小量０的前提下，推导了广义浅水强非线性方程组，其垂向平均速度方程与Ｂｒｔｅｋｉｎ，Ｗｅｂｓｔｅｒ，＆Ｗｅｈａｕｓｅｎ给出的Ｇ－Ｎ方程形式一致，但由于Ｇｒｅｅｎ＆Ｎａｇｈｄｉ（１９７６）在推导Ｇ－Ｎ方程时的假设与原始方程有矛盾，故影响了Ｇ－Ｎ方程的应用，另外Ｇ－Ｎ方程不能给出压力在垂向的分布，而本文的推导合理，可以给出流场在垂向分布的详细信息。     

非定常浅水流动中热水对流—扩散过程的数值模拟

本文从深度平均的连续、动量和热输运方程出发,应用深度平均的k-ε湍流模式,对非定常浅水明渠流动中侧向排入热水形成的速度场和温度场作了数值模拟。在定常情况下,本文的计算结果表明:当水深较浅或热水排放动量较大时,放弃“刚盖假设”对于提高预计精度是必要的。非定常情况的计算结果与采用准定常假设的计算结果作了比较。这一比较表明:即使以最大主流速度定义的Strouhal数很小,在憩流前后的一段时间内,流动非定常性对速度场和温度场的影响仍是显著的。     

关于非线性浅水波理论中的孤立波解

本文在[1]的基础上,详尽地得到了Boussinesq方程和KdV方程的孤立波解,并对波高和波形进行了细致的分析。为了更好地比较,本文还给出了高阶摄动的孤立波解。     

WAVE EQUATION MODEL FOR SHIP WAVES IN BOUNDED SHALLOW WATER

1.　 INTRODUCTIONIn the recentyears,waves in coastal shallow water,generated by marine traffic and in-tensified by port expansion,interaction with structures and reflection of land boundaries,has become a crucial factor affecting waterenvironmentsand engineering operation.In com-parison with the wind waves and ocean swells,waves inside harbor exhibitanomalous waveheight in certain areas.The dominantship waves are hardly dissipated in the harbor due tothe interaction with shorelines,and may…     

基于有限体积法的二维浅水流动数值模拟程序开发

应用近年来浅水动力学理论的研究成果,参考国内外在软件设计方面几十年积累的经验,开发了基于有限体积法的二维浅水流动数值模拟程序CFD-FVM2D.程序以Roe格式的近似Riemann解为基础,离散浅水方程并将源项按特征方向进行特征分解,建立带源项浅水方程的通量平衡的Godunov求解格式,并对摩擦源项采用隐式、半隐式求解格式,以解决浅水方程的间断、动边界和河床起伏问题.     

辽东湾顶极浅海潮流数值计算

针对辽东湾顶的复杂地形，本文使用有限元方法离散浅水波动方程。对计算区域采用三角单元剖分，对水位和流速用线性插值函数逼近，应用动边界技术模拟了潮滩随水位变化而干出或淹没，对传统的底摩擦公式进行了改进，从而解决了在计算很浅的水域时，可能出现的数值不稳定问题。本文的计算值与实测资料符合良好。