串列梯形柱绕流水动力特性数值分析

该文采用数值模拟分析了雷诺数为150和间距比为3的串列双梯形柱绕流水动力特性。当梯形柱背流面与迎流面长度比为d/D=0、0.3和0.5时,双柱的上侧旋涡融合,在尾部形成了不对称的P+S泄涡模式,导致下游柱体承受的平均升力偏离零值。d/D=0.7的双梯形柱泄涡转变为2S模式,表现为上游柱体旋涡与下游柱体旋涡融合后交替脱落。双方柱(d/D=1)间隙以及下游方柱尾部均形成了准静态涡,剪切层有小幅摆动,但未卷曲形成旋涡。d/D=0和0.3时,上游柱体后方由于边界层再附着形成了次生涡,增大了局部压力。随着d/D的增大,上游柱体旋涡形成长度增长,双柱间隙流动趋于稳定,下游柱体前缘的横向速度脉动逐渐减弱,其后方的尾迹也趋于对称。上游柱体的遮蔽效应使其平均阻力大于下游柱体,而间隙流的不稳定性与边界层的交替再附着使得下游柱体升力偏大。双方柱绕流场处于拟稳定状态,其水动力系数远小于三棱柱和梯形柱。相较于双圆柱,三棱柱和梯形柱的边界层分离点靠前,增大了绕流的升阻力。     

岗南水库水动力特性数值模拟研究

岗南水库由于受到自然和人为因素的干扰,水质环境逐渐恶化。水库水质与水动力特性有着紧密的联系,因此了解水库的水动力特性具有重要的意义。应用EFDC建立了岗南水库三维水动力数值模型,并对其全年的水动力特性进行了模拟。通过分析其流速变化规律了解了岗南水库的水动力特性,为水质的改善治理提供了科学参考。     

土坝溃决跌坎水流水动力特性数值模拟

黏性土坝漫顶溃决涉及多学科交叉,过程极其复杂,尽管国内外大量物理模型试验成果表明其溃决多以“跌坎式”溯源冲蚀为主要特征,然而对该冲蚀发展形式下的水流-坝体微观作用机制尚不清晰。水流作为漫顶溃决的冲刷主动力,对坝体溃决发展起着主导性作用,采用RNG k-ε紊流模型和VOF自由液面捕捉技术针对黏性土坝漫顶溃决代表性水流结构——溃决跌坎水流开展了三维数值模拟研究,对跌坎水流的水流结构、流态、水力特性指标等进行了细致分析,揭示了不同工况下坝体跌坎上的剪切应力、流速分布规律,进而从水动力学的角度对坝面进行受力分析,初步推断了黏性土坝漫顶溃决过程中各级跌坎的主要合并方式为“台阶水平面刷深下切”。研究成果为进一步掌握黏性土坝漫顶溃决发展演变机理提供了理论基础。     

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.     

高水头船闸一字闸门水动力特性数值模拟

针对某山区高水头船闸30 m淹没水深下一字闸门的水动力特性进行研究,借助FLUENT软件提供的Realizable k-ε紊流模型对门体启闭过程非恒定流场进行动态模拟,通过建立由二维平面混合网格纵向拉伸成的三维棱柱体网格,结合2.5D重构和弹性光顺动网格法,在降低网格数量、提高计算效率的同时,实现一字闸门启闭全过程三维流场模拟。引入VOF法对自由水面迭代求解,得到一字闸门启闭过程门前后水位差及动水阻力矩变化规律,将计算结果与模型试验进行比较,两者吻合较好。模拟计算发现:门底间隙对闸门运行整个阶段动水阻力矩均有影响,动水阻力矩峰值随门底间隙增大而变小。     

湖泊水动力特征与数值实验模拟研究综述

回顾了国外湖泊水动力数值模拟研究的主要成果 ,以及国内关于流场、定振波和波浪研究等方面的主要成果 ,指出湖泊水动力学的主要发展趋势为湖泊水动力模型与大气边界层模型、物质传输模型的耦合 ,建立全面、系统、适用性更强的数值模型。最后提出 ,应将湖泊水动力学与大气动力学、现代沉积学、生态环境动力学结合起来 ,以使我国湖泊学的研究得到进一步的发展     

海流能转换器叶片翼型的失速和水动力特性的数值研究

海流能转换器叶片翼型的水动力学性能优劣是海流能开发利用的关键因素.该文基于浙江工业大学水力学实验室设计的海流能转换器叶片,利用商川CFD模拟软件FLUENT对其叶片翼型在来流攻角从-4°～20°情形下的水动力特性进行了相应的数值模拟计算,得到翼型周围流场的速度分布、压力分布、翼型的失速特性以及水动力特性与攻角α的关系,可供设计高效的海流能转换器叶片时参考.     

基于FVCOM的辽河口鸳鸯岛海域水动力特性数值模拟研究

基于非结构化网格的海岸海洋模型(FVCOM),构建了辽河口鸳鸯岛海域水动力数值模型,并利用实测潮位、流速、流向数据对模型计算精度及可靠性进行了验证,对比结果表明模型计算值与实测值具有较高的吻合度。在验证模型可靠的基础上,进行了不同径流条件下鸳鸯岛水域的流场模拟计算,简要分析了不同径流情况下岛域附近水动力和流场的变化。模拟流场较好地展现了辽河口鸳鸯岛海域的复杂流况,研究结果为进一步探究河口湿地海域的盐度分布、泥沙冲淤及污染物输运提供参考。     

船闸闸室底部设有气囊的三维水动力特性研究

为缩短船舶过闸时间和节约船闸用水,该文提出了一种气囊与输水系统相结合的新型船闸。基于典型的船闸尺度和气囊设计方案,采用输水动态仿真方法,研究了气囊充气流量对闸室水动力特性的影响,估算了闸室内船舶停泊条件。研究结果表明：气囊充气过程中,闸室中部形成一个明显的分流带,水体分别流向上下游闸首后呈现震荡型水流现象;当充气流量由Q=35.89 m³/s增加至77.43 m³/s,闸室纵向最大水面比降呈线性增加,相应的船舶纵向水平分力满足停泊要求,相比无气囊方案省时率达1.85%-21.11%且省水率达33%左右。     

引水改善星海湖的水动力-水质特性数值模拟

针对星海湖存在的湖泊水动力不足与水质恶化等水生态问题,通过建立二维水动力-水质模型,选取化学需氧量(COD)为水质指标,计算了12种不同水文特征与引水量工况,分析引用不同黄河水量下湖区水动力和水质指标的变化及空间分布情况。结果表明：引入黄河水能够有效改善星海湖的水动力与水质状况,减小滞水面积,降低COD浓度;在相同水文特征工况中,水质指标COD浓度随着引水量的增加而逐渐降低,且其削减率逐渐提高;在相同引水量工况中,丰水年水质指标COD削减率普遍高于枯水年和平水年;枯水年和平水年引水量分别为1 400×10⁴和700×10⁴ m³时能够达到地表水Ⅲ类水质标准。     

汽轮机水冲击时的水动力特性

汽轮机水冲击经常发生于运行的汽轮机中。水冲击后，原来的蒸汽通道变成了水通道。水的动力特性与蒸汽明显不同，这将导致一系列的损失及危害。本文从水的动力特性出发分析了水冲击时对汽轮机的危害。     

人工岛对潮汐河口水动力特性的影响分析

以山东某具有代表性的在建人工岛为实例,采用数值模拟的方法,建立人工岛附近海域的水动力模型和波浪模型,对区域径流、风生流、潮流、波浪进行数值模拟,分析人工岛对河口、海岸水动力环境的影响,探究人工岛作用下河口、海岸水沙运动规律,为人工岛的规划和设计提供依据。     

漂流河段水动力数值模拟研究

为了给水利枢纽下游河道整治规划提供技术支撑并提出漂流供水方案,采用二维全水动力模型,对水利枢纽下游河道整治前后不同泄水工况进行模拟。以三河口水利枢纽下游河道为例,河道两侧风景优美且暗礁险滩较少,河床高程为514~526 m,河床砂卵石层厚度5~10 m,为实施漂流项目提供了保证,结合上游水利枢纽调度运行情况,计算了各个泄水工况下不同断面的水力要素及相关统计信息,并根据计算结果提出河道整治及漂流供水方案。结果表明,该二维水动力模型能高效高精度对水利枢纽下游河道进行不同泄水工况下的模拟,为河道水上娱乐设施规划提供了有效的技术支撑,并从节约水资源及减少工程施工量的角度建议对河道进行6 m疏浚,在此工况下上游水利枢纽仅需泄水4 m3/s,此时河床断面最大水深最小值为0.50 m,断面水面最小宽度为4 m,断面最小流速为1.02 m/s。     

三峡水库一维水动力数值模拟及可视化研究

运用Preissmann四点隐式格式对一维圣维南方程组进行求解,建立长江三峡水库一维水动力数学模型,并从水位、流量、流速等方面分析库区水流运动规律。采用VB编程实现了图形界面与Fortran计算程序的数据交互,通过混合编程技术生成动态链接库将两者连接起来,成功实现了一维水动力数值模拟和动态显示的一体化,研究成果的应用对于三峡水库的运行调度具有参考与支持作用。     

均匀流中横向振荡圆柱绕流场的数值分析

针对工程中关心的振荡圆柱绕流问题,采用同位网格系统中的SIMPLE算法求解N-S方程,以及动网格技术模拟圆柱的运动边界。对均匀来流中的横向振荡圆柱绕流场进行数值模拟,计算了振荡圆柱升力系数、阻力系数随时间的变化曲线,以及不同相位时的流线矢量图和涡量等值线分布图。为验证模型的可靠性,对静水中的振荡圆柱流场进行模拟。与实验及数值计算结果吻合较好。     

倾斜挡浪板桩基透空堤水动力特性

通过物理模型试验和数值模拟试验,对前倾斜、后垂直的双挡浪板桩基透空堤的透射系数、反射系数、波压力,以及波浪爬高等水动力特性进行了系统的数值模拟研究。研究结果表明,相较于垂直挡浪板,采用倾斜的前挡浪板可明显减小结构的透射系数和反射系数,而波压力和波浪爬高变化不大,体现了更好的挡浪效果。随着挡浪板倾斜角度加大,透射系数、反射系数均呈减小趋势,当挡浪板倾斜角度增大至40°后,透射系数变化基本趋于平稳。总体来说,倾斜挡浪板结构优于垂直挡浪板结构,综合考虑各个因素,建议工程中前挡浪板倾斜角度以不大于40°为宜。     

强夯作用下填土地基动力特性的数值模拟研究

以弹塑性大变形理论为基础,运用ANSYS/LS-DYNA模拟软件,对强夯作用下填土地基的动力特性进行数值分析,最终得出了强夯时土体中动应力、竖向位移以及加速度在时间和空间上的变化曲线,并总结了其分布特征和变化规律。数值模拟结果与现场强夯检测数据较吻合,为强夯理论的进一步研究提供一种可靠的分析方法,也为强夯的设计与施工提供了参考依据,具有一定的指导意义。     

波流共同作用下单体网格式锚碇网箱水动力特性研究

运用刚体运动学原理和集中质量方法,建立了计算重力式网箱浮架、网衣和锚碇系统受力和运动的数学模型.利用此数学模型获得了波流作用下网箱在网格式锚碇情况下锚碇锚绳受力、浮架运动的计算结果.在此基础上,计算并分析比较了不同设计流速与波况组合作用情况下,单体网箱各类锚绳(锚碇锚绳,连接锚绳和网格锚绳)受力、浮架运动及网衣变形情况.讨论结果表明,在相同工况下,各类锚绳中锚碇锚绳受力最大,连接锚绳受力次之,网格锚绳受力最小.锚碇锚绳、连接锚绳受力随波高、周期、流速的增加有不同程度的增加;网格锚绳受力随波高的增加有一定程度的增加,随流速的增加有较小幅度的减少,与周期变化关系不明显.浮架水平方向运动幅度随波高、周期及流速的增加而有不同幅度的增加;浮架竖直方向运动幅度随波高、周期的增加有不同程度的增加,随流速的增加有较小程度的减小.各种波流工况作用下,浮架倾角随流速的增加有一定程度的减少,随波高的增加有较小程度的增加,与周期变化关系不明显.网衣体积损失率随流速、波高及周期的增加有较小程度的增加.     

空中水舌水力特性的数值模拟研究

空中水舌的水力特性与下游雾化及冲刷密切相关,因此得到空中水舌形态、水舌扩散特性和断面流速分布等计算公式十分重要。对空中水舌进行三维数值模拟,在等宽出口形式下,通过改变来流断面水流弗劳德数Fr,重点研究了水舌紊动扩散规律、断面流速分布规律等,并采用理论推导法得到沿程断面平均流速的计算公式。研究结果表明:Fr值越大,水流沿程横向扩散越强烈;水舌横向扩散率初始较大,随着射距的增加,扩散率逐渐减小;水舌纵向厚度同射距近似呈直线关系;断面流速分布服从正态分布,且不同射距处的无量纲流速分布曲线可用同一条曲线表示。     

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。