河道水流冲刷对推移质运动形态影响试验研究

水流冲刷下的床面是推移质运动的场所,研究微观床面形态对推移质运动的影响,有利于探究床面上推移质运动的规律,对河道治理有较好的促进作用。经过系列水槽试验,选取具有代表性的视频,采用图像识别技术,对视频中运动的物体进行标记,分析推移质在床面运动的规律,探究水流冲刷对推移质运动形态的影响。结果表明：大颗粒在床面上的运动方向与水流方向形成一个小于30°的、路径较直的夹角;小颗粒在床面的运动受近底流速的影响,聚集体会对河床表面水流进行树枝型分流,导致小颗粒的运动方向时刻变化,与水流方向夹角范围在0°～90°,在2个聚集体之间加速较为明显;不同形态的聚集体的稳定性不同,且聚集体之间可相互转化。     

波、流联合作用下的推移质输沙率

本文基于Bagnold水流功率原理,考虑到非线性波传播质速度的影响,导出了在波浪单独作用下推移质净输沙率公式,该公式体现了有限水深前进波在沙质床面上波浪掀沙、水流输沙的机理,并得到试验资料的验证.在此基础上进一步推导了波、流联合作用下推移质单宽输沙率公式,并与现有的波流输沙率公式作了比较,计算结果适中.上述公式具有一定理论基础,概念清晰,结构简明,使用方便,可适用于非破碎带输沙计算.     

波流共同作用下的航道边坡稳定性研究

以国内部分典型港区口外拦门沙段深水航道为研究对象,分析国内外近岸推移质研究现状。通过断面物理模型试验,考虑波浪、水流、水深及航道开挖坡度等因素,研究波流共同作用下沙质海岸推移质运动对航槽边坡稳定的影响,分析航道开挖边坡的稳定条件,为工程设计提供参考。     

基于CFD-DEM耦合方法的近床面水流泥沙运动模拟研究

基于CFD-DEM方法,采用流体计算软件Open FOAM、颗粒运动模拟软件LIGGGHTS及CFDEM耦合库,建立流体—颗粒运动耦合模型,并利用模型研究不同水动力条件下近床面流体与颗粒的运动规律。模拟结果表明,模型能较好模拟近床面水流紊动特性及雷诺应力分布,也能较准确刻画出颗粒未起动、推移质输沙及推移质和悬移质共同输沙的三种状态,计算得到的推移质单宽输沙率与实验结果及经验公式吻合较好。     

桃源枢纽坝下汇流区推移质运动特性试验研究

为分析桃源枢纽坝下汇流区推移质运动特性,采用整体定床物理模型开展了定床水流和定床输沙试验,观测各级流量下水流要素和输沙带分布。对比分析发现,随来流汇流比的不同,汇流区水动力条件复杂多变,但汇流区泥沙淤积体范围总是与主流带分布密切相关。推移质泥沙沿主流带输移,泥沙淤积体多见于输沙带边线处、流线转折较大处以及河床局部背水面下凹处。中枯水期因下泄水流流速较大,且沿程流速迅速降低,坝下推移质泥沙为短距离泥沙输移;洪水期因河段流速整体较大,为长距离泥沙输移。     

清水冲刷推移质输沙规律研究

根据恒定单一流量和恒定分级流量的清水冲刷水槽试验资料,采用相关分析方法对清水冲刷推移质输沙规律进行了分析研究.获得了有关变量的关系式,可用于预报推移质输沙率和输沙量在时间上和空间上的变化,也可用于预报推移质冲刷剖面在时间上的变化,计算结果与实测吻合良好.通过阶梯流量与恒定流量输沙规律的对比研究,分析认为推移质冲刷平衡剖...     

环形水槽在泥沙研究中的应用

环形水槽由环形槽,剪力环和使环形槽、剪力环运转的驱动部组成,是目前研究细颗粒泥沙运动规律的较理想设备。天科所的环形水槽自1986年建成以来,已进行了天津新港等十几个地区原体泥沙的起动、动水沉降、水流挟沙能力、推移质输沙率等试验。经验表明:环形水槽在泥沙研究中的应用是多方面的,所得结果基本符合天然泥沙的运动过程和基本规律。     

枢纽下游河床冲刷深度估算方法

根据沙量守恒原理,从宏观上建立了清水冲刷深度估算公式。公式涉及到床沙可悬百分数;推移质单宽率输沙量及其变化过程;冲刷过程中水流条件的变化;粗化层厚度及其级配等疑难问题。通过水槽试验和理论分析给出了这些问题的计算关系式,获得了冲刷深度估算方法。经试验资料检验,精度良好。     

清水冲刷推移质输沙率变化规律

分析恒定清水冲刷水槽试验资料发现,推移质输沙率变化可分为两个阶段,即时均稳定阶段和衰减阶段。通过机理分析,建立了该两个阶段的计算公式,计算结果与试验资料吻合良好。该式可用来估算任一河段及任一时刻推移质输沙量及冲刷剖面。     

粉沙质与淤泥质浅滩在风浪水流作用下的挟沙能力

对有关粉沙质与淤泥质滩在风浪政水流作用下的挟沙能力问题结合现场实测及室内试验资料进行了分析。     

基于Star-CCM+的摆式波浪能装置水动力性能研究（英文）

A two-dimensional numerical Computational Fluid Dynamics(CFD) model is established on the basis of viscous CFD theory to investigate the motion response and power absorption performance of a bottom-hinged flap-type wave energy converter(WEC)under regular wave conditions. The convergence study of mesh size and time step is performed to ensure that wave height and motion response are sufficiently accurate. Wave height results reveal that the attenuation of wave height along the wave tank is less than 5% only if the suitable mesh size and time step are selected. The model proposed in this work is verified against published experimental and numerical models. The effects of mechanical damping, wave height, wave frequency, and water depth on the motion response, power generation, and energy conversion efficiency of the flap-type WEC are investigated. The selection of the appropriate mechanical damping of the WEC is crucial for the optimal extraction of wave power. The optimal mechanical damping can be readily predicted by using potential flow theory. It can then be verified by applying CFD numerical results. In addition, the motion response and the energy conversion efficiency of the WEC decrease as the incident wave height increases because the strengthened nonlinear effect of waves intensifies energy loss. Moreover, the energy conversion efficiency of the WEC decreases with increasing water depth and remains constant as the water depth reaches a critical value. Therefore, the selection of the optimal parameters during the design process is necessary to ensure that the WEC exhibits the maximum energy conversion efficiency.     

船闸输水过程闸室船舶系缆力数值模拟

文章基于“船舶—水流”耦合动力响应,建立了船闸闸室船舶纵向和横向受力方程及其运动控制方程。利用 FLUENT 软件,采用 RNG k-ε三维紊流模型,运用 VOF 法捕捉自由液面,阀门的开启过程及船舶运动利用动网格技术,船舶的运动控制及系缆力的并行计算程序采用用户自定义函数（UDF）进行编写。针对带格栅消能室的船闸集中输水系统,进行了灌水过程的闸室船舶系缆力数值模拟研究,通过与模型试验系缆力过程线的比较,证明了数值方法的正确性和有效性。数值研究了消能室内有无设置辅助消能工情形下的闸室船舶系缆力,并分析了辅助消能工的功能和效果。     

舵-轴系统流致振动特性的影响因素

针对具有低质量比和小展弦比的舵-轴系统,设计了一种用以分析其流致振动特性的实验方案。使用一组拉伸弹簧模拟系统的扭转刚度,并利用精准的测量方法对系统的扭转刚度、重心位置以及转动惯量进行标定。实验在重力式水洞中进行,测量并分析了来流速度、支撑刚度、扭转刚度对系统振动形态以及颤振速度的影响。通过将实验值与数值计算结果进行比较,发现二者吻合良好。此外,利用两自由度运动方程分别计算了舵-轴系统在不同重心位置、刚心位置、初始攻角、舵的质量、弦长以及展长条件下的颤振速度,得到了各参数值的变化对系统振动特性的影响规律。由于在舵-轴系统的主要结构参数中,支撑刚度和扭转刚度、重心位置和刚心位置、舵的弦长和展长这三对参数各自存在着相关性,所以为了更全面了解参数变化对系统颤振速度的影响,进一步分析了每对参数同时变化对系统振动形态的影响。     

水运工程结构水平向地震作用分析——论水运工程地震动参数的正确取用

结合现行《中国地震动参数区划图》、水运工程及相关行业抗震设计规范,讨论地震动参数区划图变化对行业抗震设计规范的影响,阐述水平向地震系数和动力放大系数在水运工程抗震设计中的意义。根据新版地震动参数区划图提出了相应的取值建议,指出了水运工程抗震设计规范修订的紧迫性,为正确理解水运工程结构抗震设计规范和合理选取地震动参数提供参考。对促进上下层级抗震设计标准之间的系统化工作有积极意义。     

动床模型粒径比尺的确定方法

中、细沙河床动床模型的基本相似条件为水流运动相似和泥沙运动相似。在水流运动相似条件中弗氏数相似和阻力相似的流速比尺形式不一致,且水流阻力是床沙粒径和水流强度的函数;在泥沙运动相似中有关粒径比尺形式也不一致,而且它们又与水流条件有关,错综复杂,使得泥沙粒径比尺的确定难度很大,不得不根据研究问题的性质对基本相似条件有所侧重和取舍,选取主要的作为设计依据,次要的允许有一定偏离。根据研究问题的需要,提出了粒径比尺设计方法,根据这些方法就可以确定出基本符合相似要求的泥沙粒径比尺。     

水翼涡激振动的数值模拟研究

对二维水翼结构进行流固耦合运动分析,利用大涡模拟方法计算高雷诺数下水翼绕流场,流场力作用于二自由度刚体上导致周期性的垂荡和转动,龙格库塔法求解刚体水翼的运动方程,位移参数作为下一时间步流场计算的边界条件,具体通过编译自定义函数控制刚体运动和流场网格变化。探讨了初始攻角、刚心位置以及来流速度对水翼振动的影响,发现在来流速度增大至某一数值时水翼发生了颤振现象,并在时域与频域上对颤振的发生机理进行深入探讨。     

Numerical investigation of the gate motion effect on a dam break flow

The effects of a moving gate on dam break flow experiments are numerically considered in this paper. The dam break flow process is modelled by a sudden gate release. A Constrained Interpolation Profile (CIP)-based model is employed to solve the Navier-Stokes equations with the free surface boundary condition to deal with the water-air-gate interactions. In addition, the VOF-type THINC/SW method is used to capture the free surface. The movable gate is simulated by an immersed boundary, and a gate motion formula is proposed from existing experimental data and applied in the dam break flow computations. The difference between the water profile and pressure domain with/without gate motion is examined. The dam breaks with different gate motions are discussed as well. The numerical results show that the proposed gate motion formula correlates well with the numerical modelling, and the gate motion has a significant influence in the water collapse process and cannot be neglected in the study of dam break.     

考虑涡泄模式的低质量比圆柱涡激运动数值模拟

本文与经典实验进行对比,对二维圆柱在不同来流速度下的涡激运动进行研究。将运动系统简化为质量(m)-弹簧(k)-阻尼(ζ)系统,分析浮式圆柱运动的控制方程并通过4阶Runge-Kutta法求解运动微分方程,借助UDF编程嵌入到Fluent求解器中进行求解,结合动网格技术实现流固耦合,对比Jauvtis和Williamson的经典实验以验证数值模拟的可靠性,再现了SS,2S,2T和2P的涡泄模式。虽得到了与Jauvtis和Williamson物理模型实验相近的一些典型结果,没有做更进一-步的研究,但通过实验数据与数值模拟的对比,能够区别研究相同质量比下其他不同参数对涡激运动特性的影响。对m^*=1的浮式圆柱与低质量比圆柱m^*-2.6进行涡激运动数值模拟研究对比,发现不同约化速度下对运动频率、涡泄模型等涡激运动特性均有不同程度的影响。     

系泊状态下漂浮式潮流能电站水动力性能试验研究

本文以漂浮式潮流能电站系统为研究对象,针对其在系泊状态下是否搭载水轮机两种形式,对载体模型进行不同波浪参数下的运动特性试验.实验首先对载体在自由状态下的运动特性进行校核,当试验数据与理论计算数据吻合后,对载体在系泊状态下的运动响应特性进行试验研究.研究载体在不同搭载状态和不同波浪参数下的水动力响应,分析该潮流能电站载体在浪、流作用下的运动规律.