基于数值模拟的单锚张纲张网水动力性能研究

为深入开展单锚张纲张网渔具结构优化、渔获性能评价研究,使用数值计算方法对其水动力特性和形状进行模拟。根据田内准则将中国东海近海渔业生产中常用的单锚张纲张网(230 m×180 m)按大尺度比为25和小尺度比为3.95缩小,然后使用集中质量法对模型张网进行离散化处理,并对网目进行群化。建立拓扑结构,在此基础上采用有限元方法建立单锚张纲张网数学模型并进行数值模拟。结果表明:网具从初始状态到稳定状态的时间随流速的增加而减小;当流速较小时,网口水平和垂直扩张较好,随着流速的增加,网口两侧网衣垂直扩张逐渐减小,上、下纲中部高度未见明显减小,但后坠程度逐渐增大,网具纵向拉伸逐渐增大,网口的宽度明显减小,而网口高度略有下降;网具各部分网衣的缩结系数从网身到网囊逐渐减小,且随着流速的增加而减小;网具的总阻力(F)随流速的增加而增加,且与流速(v)呈F=480.1×v~(1.722)的关系;网具上纲和下纲两端结附网线张力载荷较为集中,且随着流速的增加,集中载荷分布趋势愈加明显。研究表明,通过数值模拟分析网具的总体扩张和阻力,掌握张网网具各部分网衣和纲索的张力载荷分布,以及随流速的变化情况,分析网具的受力均匀性和结构合理性,了解各部分网衣的横向扩张情况,这对于分析网具整体选择性、滤水性和渔具的导鱼性等至关重要。     

波流作用下双体组合式网箱水动力特性研究

运用刚体运动学原理及集中质量方法,建立了双体组合式网箱浮架、网衣、锚绳及浮子的受力运动方程数学模型,利用物理模型试验对数学模型进行了验证。结果表明,所建立的数学模型具有较好的可靠性及准确性。在此基础上运用数学模型,计算了在不同波流工况下,双体组合式网箱的锚绳受力、浮架运动及网衣变形。计算结果表明:在相同工况下,三类锚绳相比,连接锚绳受力最大,锚碇锚绳受力次之,网格锚绳受力最小;各种工况下,三类锚绳的受力随流速、波高的增加有不同程度的增加,随周期的增加有一定程度的减小;浮架中心点水平方向运动幅度总体表现为随流速的增加有一定程度的增加,竖直方向运动幅度总体表现为随流速的增加略有减小,浮架中心点水平、竖直方向运动幅度随波高、周期的增加均有一定程度的增加;浮架倾角随流速的变化不明显,随波高的增加有一定程度的增加,随周期的增加有一定程度的减小;网衣体积损失率总体上表现为随流速的增加有一定程度的增加,波高、周期变化对网衣变形影响较小。     

大风量密闭阀门流阻性能数值分析

为了研究DN2000大尺寸四连杆密闭蝶阀流动阻力性能,采用计算流体力学数值模拟方法,建立了阀门流阻测试系统数值模型,模拟了不同流速下的流体流动过程,分析了流场特征及阀门流阻特性。结果表明：阀门连杆机构、阀板等对流场扰动显著,是造成阀门局部压力损失的主要因素,过流式肋板对流场影响较小;阀门局部阻力随流速增加而增加,阀门流阻系数随流速增加而减小,当雷诺数较大时(Re>1.52×10⁶)流阻系数基本不变。     

复杂水流下沉管管节浮运阻力的数值模拟

沉管管节的浮运阻力是确定工程施工方案的关键。笔者分析了管节在浮运时的运动及阻力状态,建立了管节浮运的数值分析模型,利用CFD软件STAR-CCM+对佛山沉管隧道管节在不同干舷、航向与不同流速水流作用下的浮运阻力进行了数值模拟分析,探讨了沉管在不同水流环境下浮运的阻力特性。研究表明,建立的数值分析模型适用于复杂水流作用下沉管管节浮运阻力的模拟分析;管节的浮运阻力随流向角的增加而增大;随着浮运速度的增加,管节浮运阻力快速增大;随干舷值增大,管节的浮运阻力减小。本研究成果将为佛山沉管隧道管节的浮运施工提供理论指导。     

水流作用下平面金属网衣水阻力特性数值模拟

为研究养殖用金属网衣多孔小直径网状结构的水动力响应特性,采用计算流体动力学原理,基于Navier-Stokes方程及大涡模拟(LES)湍流模型,并运用ABAQUS/CFD模块中的Gauss-Seidel耦合方法进行了水流作用下网衣的流固耦合计算,在试验验证的基础上,得到了不同目脚尺寸和网线直径组合条件下锌铝合金网衣的平面受力计算结果。结果表明:当网衣目脚尺寸由25 mm增加到35、45 mm时,3种网线直径对应的网衣受到的水阻力值平均减小幅度分别为29.15%和43.79%;当网线直径由2.5 mm增加到3.2、4.0 mm时,3种目脚尺寸对应的网衣受到的水阻力值平均增加幅度分别为27.01%和55.84%。本研究结果可为进一步探究金属网箱在波流作用下的整体受力变形提供理论参考。     

水流作用下平面金属网衣水阻力特性数值模拟

为研究养殖用金属网衣多孔小直径网状结构的水动力响应特性,采用计算流体动力学原理,基于Navier-Stokes方程及大涡模拟(LES)湍流模型,并运用ABAQUS/CFD模块中的Gauss-Seidel耦合方法进行了水流作用下网衣的流固耦合计算,在试验验证的基础上,得到了不同目脚尺寸和网线直径组合条件下锌铝合金网衣的平面受力计算结果。结果表明:当网衣目脚尺寸由25 mm增加到35、45 mm时,3种网线直径对应的网衣受到的水阻力值平均减小幅度分别为29.15%和43.79%;当网线直径由2.5 mm增加到3.2、4.0 mm时,3种目脚尺寸对应的网衣受到的水阻力值平均增加幅度分别为27.01%和55.84%。本研究结果可为进一步探究金属网箱在波流作用下的整体受力变形提供理论参考。     

压缩气体小孔射流截面大气环境中扩张系数

在相关压缩气体泄漏的数值模拟中,对截面扩张的准确估计可增加模拟结果的可信度.以质量守恒定律为基础,对压缩气体发生小孔泄漏后射流截面扩张的计算方法及规律进行分析,并分析多种气体在不同压力和温度下的射流截面扩张.音速传播的气体,恒温下气体横截面扩张系数随压力的增大而增大,随相对分子质量的增大而减小.恒压下气体横截面扩张系数随温度升高而增大,随相对分子质量增加而减小.     

单桩毛虾张网选型网模水槽试验研究

本文报道了不同型的毛虾单桩张网网模水槽试验结果，并作了分析比较。其中，鳃孔式架子网：阻力比传统架子网大２２％～２５％；网内流速呈上升趋势，到网身后部高出传统架子网２０％以上．网具稳定，没有摇摆和抖动现象。鳃孔式架子网相对优点比其它型网多，展示了好的发展前景。     

沉子重量与单片网衣水阻力及变形的试验研究

设计了模型试验的结构形式、动力条件以及试验所用的网衣和沉子的规格,通过物理模型试验及数值简化计算,得到了相关数据,分析了沉子的不同配重对六边形无节单片尼龙网衣水阻力及变形的影响,推导出网衣水阻力与沉子质量的相关经验公式,给出了网衣顶端倾角、底端位移与沉子质量相关的计算方法。     

桩锚支护结构锚杆受力机理试验研究

为分析基坑开挖过程中桩锚支护结构的锚杆受力机理,结合西宁火车站综合改造工程的深基坑支护结构,对不同工况条件下锚杆的受力进行现场综合动态试验与监测。结果表明:在未施加预应力阶段,随着基坑的开挖,锚杆的锚固作用逐渐发挥,锚杆轴力沿锚固长度呈现先增大后减小的变化趋势,而摩阻力的分布则存在"中性点";对锚杆进行单循环加载时,锚头施加的荷载有所损失,锚杆轴力和摩阻力均沿锚固段长度逐渐减小;在施加预应力之后,锚杆轴力沿锚杆长度逐渐减小,随开挖深度的增加而逐渐增大,摩阻力沿锚固长度逐渐减小。所得结论可进一步完善锚杆的受力理论,为基坑支护的优化设计及施工提供参考性建议。