安康枢纽回水变动区航道整治数学模型研究

安康枢纽回水变动区河段的通航水流条件既受上游石泉枢纽日调节影响,又受下游安康枢纽水库调度的影响。河道水流既有山区河流滩险水流特性,又有库区河道水流特点。同时,该河段为连续急流弯道段,研究难度大。文中采用平面二维水流数学模型的技术手段,研究回水变动区河段滩险整治工程方案。针对天然河道边界复杂等特点,研究采用正交贴体网格。在此基础上建立了平面二维水流数学模型。采用有限体积法对平面二维水流控制方程进行了离散。对安康枢纽回水变动区天然情况下的水位、比降及水流流速等进行了验证计算及分析,验证结果表明,所采用的数学模型和计算方法能够准确模拟枢纽回水变动区的水流运动特性。根据河段的河道特性、河床演变特点及碍航特点,提出了航道整治原则。在上述整治原则的基础上,对安康枢纽回水变动区河段滩险整治方案效果进行了计算分析,并提出了能够达到设计航道尺度的整治工程方案。     

二维水流模型在白坭水道航道整治工程中的应用

用建立的珠江三角洲航道网一维水流模型提供边界,在白坭重点整治河段应用二维潮流数值模型进行计算,采用实测资料进行验证。研究河段工程前后的水位、流场、近岸流速及水流动力轴线的变化,分析回答工程后航道整治效果、工程对河势的影响。     

长江下游武穴水道平面水沙二维数值模拟研究

利用数值模拟方法,针对武穴河段的水沙特性,进行了武穴河段的航道整治工程的平面二维水沙数学模型计算,对武穴段航道整治后计算河段内的冲淤量、流速分布、水流平面形态等提出了有价值的研究成果。     

那吉至鱼梁河段航道治理

为右江那吉枢纽下游88 km河段建立了正交贴体坐标系下航道水流二维数学模型,在网格布置上,模型根据河道特点,对汊流河段进行分汊处理,提高了汊道水流的计算精度。模型建成后,首先利用实测资料对模型进行了率定,然后对河道碍航特性进行了分析,最后,给出了满足设计要求的整治措施和具体整治效果。     

鲢鱼溪码头建筑物对河道水流影响的数值模拟

采用正交曲线坐标对赤水河鲢鱼溪码头河段计算域进行了坐标拟合,用有限体积法(SIMPLEC程式)对拟合坐标系下的水流基本控制方程进行了离散,在求解过程中采用了欠松弛技术和逐线迭代法。分析了鲢鱼溪码头工程前后河段内水位、比降及水流流速的变化。研究了码头前沿船舶泊稳条件和码头工程建设对洪水位的影响,得出了在赤水河鲢鱼溪弯道凹岸建港可以将岸线适当推向河心的认识。     

哈达山枢纽调水对扶余下游河段航运影响初步研究

利用拟合平面二维水流数学模型 ,分析研究了哈达山水利枢纽建成后 ,下泄 2 5 0m3 /s流量方案对扶余至三岔河口河段通航条件的影响 ,并提出了初步治理措施     

赣江尾闾河段洲头控导工程的整治效果分析

通过分析裘家洲、扬子洲和焦矶头近年的演变趋势,阐明赣江尾闾分汊河段实施洲头控导工程的必要性,并建立平面二维的水流泥沙数学模型。对比分析了工程实施前后该河段的流场、岸线演变、河床冲淤和分流比变化情况。得出洲头控导工程能有效的导顺水流,保护岸线,减缓河床冲淤和稳定分流比。     

刘老涧船闸通航水流条件改善措施

刘老涧船闸是位于京杭运河苏北段上的复线船闸。为解决船闸在二、三线同时泄水时,一线船闸下闸首反向水头过高而使人字门启闭机机构损坏的问题,建立了平面二维水流数学模型对船闸上、下游水流条件进行计算,并按照《船闸总体设计规范》相关要求,判别改善方案通航水流条件的优劣,提出符合实际要求的工程措施。针对天然河道边界复杂等特点,采用非结构三角形网格,利用有限体积法对水流控制方程进行了离散计算。     

长河段航道整治的数值模型与地形可视化

在正交贴体坐标系下建立长河段的二维水流数学模型,并详细阐述模型的主要方程、给定的边界条件、动边界的处理技术和数值计算方法等.根据广西右江那吉—鱼梁河段的实测资料,验证该模型的合理性和适用性,探讨关于长河段航道治理的相关问题,并采用Matlable可视化技术对河道地形进行演示.     

青岩子河段航道整治方案数值模拟研究

应用改进后的二维水流泥沙数学模型进行了三峡建库后１５６ｍ，１７５ｍ蓄水期整治前后青岩子河段冲淤变化的计算，对该河段各蓄水期整治措施提出参考方案。     

基于BFC-VOF方法的弧形防浪墙水动力数值模拟

文章建立了一种基于适体坐标系(BFC)的计算流体力学模型.采用坐标变换方法实现了任意复杂区域的结构化网格划分,在贴体网格下对二维不可压缩粘性流体的控制方程进行了离散,修正了贴体坐标下的界面跟踪方法(VOF方法).对弧形防浪墙结构附近的压力场,波面历时曲线进行了数值计算.将采用适体坐标的计算结果与在笛卡尔坐标网格下采用部...     

Modeling oil spills in a river—lake system

A general model shell, ROSS3, is developed for simulating oil spills in complex river systems using techniques which have not been previously exploited in oil spill models. ROSS3's new approach has several advantages over the approach to model oil spills in the past: (a) The use of a time-varying boundary-fitted coordinate system that allows accurate accounting for complex river/lake boundary as well as the river boundary changes as its water levels fluctuate; (b) The ability to confine two-dimensional hydrodynamic computations to a limited river reach; (c) The ability to interactively layout the channel networks for setting up the model, define extra cross sections to increase the accuracy if needed, in addition to the traditional data entry and visualization interfaces.ROSS3 is a two-layer two-dimensional oip spill model that can simulate the mechanism of advection, horizontal diffusion, mechanical spreading, shoreline deposition, evaporation, dissolution, vertical mixing, resurfacing and sinking. In ROSS3 spilled oil may be a surface slick or suspended oil droplets, or a combination of both. Both free surface and ice cover conditions can be simulated. The flow of conditions can be varied and the unsteady flow model can be run within ROSS3 to simulate the flow conditions in both the river and the lake. The ice conditions can be added or removed from the model input using easy interactive procedures.     

Finite-volume simulation of flows about a ship in maneuvering motion

A finite-volume method of computing the viscous flow field about a ship in maneuvering motion was developed. The time-dependent Navier-Stokes equation discretized in the generalized boundary-fitted curvilinear coordinate system is solved numerically. A third-order upwind differencing scheme, a marker and cell (MAC)-type explicit time marching solution algorithm and a simplified subgrid scale (SGS) turbulence model are adopted. The simulation method is formulated, including the movement of a computational grid fitted to the body boundary that allows computation of the flow field around a body under unsteady motion. To estimate the maneuvering ability of a ship, the accurate prediction of the hydrodynamic forces and moments of the hull is important. Therefore, experimental methods of finding the hydrodynamic forces of a ship in maneuvering motion, such as the oblique towing test, the circular motion test (CMT) and planar motion mechanism (PMM) test, were established. Numerical simulation methods for those captive model experiments were developed introducing computational fluid dynamics (CFD). First, numerical methods for steady oblique tow and steady turn simulation were developed and then extended to unsteady forced motion. Simulations were conducted about several realistic hulls, and the results were verified by comparisons with measured results obtained in model experiments. Hydrodynamic forces and the moment, the longitudinal distribution of the hydrodynamic lateral force, and the pressure distribution on the hull surface showed good agreement.     

大涡模拟在河道平面二维水流模拟中的初步应用

通过丁坝对水流进行控制是航道整治中常用的工程措施,丁坝附近水流呈强紊动特性,大涡模拟相对于基于雷诺方程的时均模型对涡旋有较强的捕捉能力。在直角坐标系的基础上,将大涡模拟中的亚格子应力模型(SGS模型)引入河道水流平面二维数学模型中,通过盒式滤波函数将控制方程进行滤波,大尺度量通过控制方程直接求解,小尺度量借助Smagorinsky提出的亚格子尺度应力模型进行求解。采用空间等步长的正方形网格和交替方向隐式差分法对其控制方程进行离散求解。将模型初步应用于非淹没丁坝绕流的数值模拟中,计算结果表明,该模型对湍流旋涡的捕捉和水深计算较为合理,计算精度可满足工程实践要求。     

Lattice—Boltzmann两种非均匀网格算法及其对突扩流的模拟

给出了Lattice—Boltzmann方法两种非均匀网格算法（即区域分裂方法和坐标变换方法）及计算步骤。对典型的突扩流问题进行了模拟分析，将所得结果与均匀网格进行比较分析。并对两种非均匀网格算法对流场模拟时进行了比较分析。区域分裂方法的优点在于区域划分过程灵活，对结构形状的要求低。坐标变换方法的优点在于只要对区域建立起合适的曲线坐标，计算过程简单，更节省时间。     

网格尺寸对河流水动力数值模拟的影响

以涪陵—洛碛水道上的上洛碛至下洛碛河段为研究区域,在测量比尺为1∶1 000的实测河道地形图上建立无结构化三角形网格水动力模型,基于有限体积法求解平面二维水动力方程,研究了在多组相对网格比取值下的模型计算结果变化趋势。研究发现:相对网格比的变化对河滩内计算点的计算结果影响远大于对河槽内计算点计算结果的影响。当相对网格比小于1,河道内水动力模型计算结果变化甚微,尤其是此时河槽内平均相对偏差接近于0;当相对网格比大于1,模型计算结果的平均相对偏差逐渐上升,当相对网格比足够大后开始趋稳,河滩内计算结果的平均相对偏差整体增幅大于河槽。随着相对网格比的增大,不同水深段区域内的水动力模型计算结果平均相对偏差变化程度不同。     

嘉陵江礼嘉边滩采砂数学模型研究

实地勘测嘉陵江礼嘉河段基础上提出采砂方案，采用贴体正交坐标系下的平面二维水流数学模型研究嘉陵江礼、嘉边滩采砂后河道水流条件的变化。结果表明。采砂对河床演变、通航、河道行洪以及涉河工程的影响很小。     

深槽水域垂向二维水沙运动数值模拟

采用网格堵塞技术实现实际地形的模拟,采用有限体积法离散方程,采用SIMPLER算法求解耦合的速度场和压力场,并建立了沿宽度积分的垂向二维水流泥沙数学模型。将计算结果和试验资料进行对比,结果吻合良好。     

复杂外形潜水器的动力学建模

为建立复杂外形潜水器精确的动力学模型,并基于模型设计控制算法,本文以DOE HD2+2无人遥控潜水器(ROV)为对象,应用计算流体力学(CFD)粘流方法与面元法预测水动力系数.为提高计算速度,在保证计算精度的前提下,采用多面体网格,进行网格优化,减少了流体域的网格总数.由于ROV几何外形不对称,基于最小二乘法分段拟合了阻尼力/力矩与速度的曲线,建立了耦合的阻尼矩阵和附加质量矩阵.最后,基于CFD计算的水动力系数建立了Matlab Simulink动力学仿真模型,并通过水池操控实验对所建动力学模型进行了有效性验证.     

混合网格在滑行艇阻力数值模拟中的应用

为探讨适用于滑行艇全航速段数值模拟的网格划分方法,本文采用CFD技术研究了混合网格在滑行艇阻力数值模拟中的适用性,采用了不同数量的混合网格对滑行艇粘性绕流场进行了数值模拟,对阻力进行了计算,并且对比了不同网格数量对计算结果的影响,分析了其中的原因,得到了适用于滑行艇阻力数值计算的混合网格。在此基础上采用所得到的网格划分方式对滑行艇全航速段进行了数值模拟,并与实验结果进行了比较,两者吻合较好。