水电站枢纽坝区泥沙二维数模计算研究

本文研究了水电站枢纽坝区泥沙二维数模计算的各个方面。根据平面二维水深平均水沙运动方程组,考虑了悬移质及推移质的分组输移,并利用控制体积法离散各个方程,导得离散格式,用SIM-PLER程式求解耦合方程,并用一维泥沙数学模型的水沙计算成果作为进口边界条件。作为例子,作了金沙江某水电站枢纽两岸厂房方案电站运用50年的二维泥沙冲淤计算,得到坝前1100m范围内流场及泥沙淤积过程、淤积数量和淤积形态,其结果可供水电站可行性阶段工程设计参考。     

粘性流中船舶横摇阻尼计算

船舶横摇阻尼的确定是准确预报船舶在波浪中运动的关键之一.本文以粘性流理论为基础,以连续性方程和N-S方程为控制方程.对Series 60船型的二维横剖面绕流进行了数值模拟,计算分析了不同工况下船体剖面的横摇阻尼系数,并与相关实验结果进行了比较.对比和研究表明,本文的方法能给出船舶横摇运动诱导的涡,船体的横摇阻尼等,可进一步拓展应用于船舶在波浪中运动的分析预报和优化设计等方面.     

二维半理论和切片法的数值比较研究

二维半理论是近年来应用于高速船舶运动和波浪载荷预报的一种势流理论.该理论采用了三维的自由面条件,控制方程和物面条件是二维的.新切片法则是目前在波浪载荷预报程序中广泛采用的一种二维势流方法.为了探讨二维半理论在船舶耐波性领域的应用,本文以NPL单体船船模Mode 15b为例,进行了二维半理论和切片理论在不同航速下的水动力,运动响应和垂向波浪载荷的数值结果比较,来说明两种理论方法的异同.     

迎浪状态下高速双体船的运动响应计算

给出一种基于切片理论的预报高速排水型船在波浪上运动性能的数值方法。在切片理论的定解条件中，自由面条件是三维的，而控制方程和物面条件则是二维的。采用时域自由面Green函数将定解问题转化为物面上的积分方程，进而求解水动力系数和船舶运动方程。对NPL系列单体船型的运动性能作了理论预报，并与实验结果和用切片法的理论预报结果作了比较。结果表明，切片理论在航速低的情况下预报结果与试验结果更为接近，由于受到纯二维假定的限制，在高航速情况下预报精度较差。     

船舶航行时水动力系数求解二维半理论的稳定算法

给出一种基于高速细长体理论的预报排水型船在波浪上运动水动力求解的数值方法.在该理论的定解条件中,自由面条件是三维的,而控制方程和物面条件则是二维的,所以称为二维半理论.采用二维时域自由面Green函数将定解问题转化为船体切片上的积分方程,进而求解有航速下的船舶水动力问题.重点讨论了水动力计算的稳定算法.对ITTC建议的标准WIGLEY船型作了理论预报,并与DELFT大学的实验结果和用STF切片法的理论预报结果作了比较.比较结果表明,本文提出的二维半理论的预报结果与试验结果相当接近,而计算效率和切片法相当,且大大改善了理论预报的精度.     

基于数值水池的潜艇横摇运动仿真

以CFD软件FLUENT为计算平台并进行二次开发,利用UDF模块及动网格技术建立数值水池,对二维矩形剖面及三维SUBOFF潜艇模型的水下自由横摇运动进行数值模拟。采用一种边界滑移动网格技术,保证网格不会发生畸变与重生的前提下,对物体的流场控制方程及刚体运动方程进行同步的耦合求解,计算其横摇周期和横摇阻尼等参数。     

甲板上浪问题的二维数值模拟

以连续性方程和N-S方程为控制方程,采用源造波理论和技术,建立了具有造波和消波功能的二维数值波浪水槽,并使用VOF方法追踪自由面来模拟二维情况下的甲板上浪问题.文中就迎浪状态下的固定FPSO和横浪状态下的运动船体断面模型所遭遇的甲板上浪现象分别进行了数值模拟研究.船体的运动规律通过势流理论计算结果给定,在上浪现象模拟计算时,船体的运动采用移动网格技术实现.研究表明,计算结果与试验结果相当吻合,该方法可以用于甲板上浪现象的预报和模拟,可以用于分析预报甲板上浪对浮体的破坏作用.     

波浪中并靠两船运动计算

文章用切片理论的二维格林函数法求取流场速度势,用线性弹簧取代系缆和碰垫,解并靠两船的联立运动方程,得到了两船在规则波中的各自由度运动幅值,用谱分析法得出两船在不规则海浪中运动的统计规律.     

伶仃洋航道泥沙运动特性的水槽试验研究

在41组波浪水槽试验基础上,对波浪作用下的悬移质运动进行了理论分析,讨论了计算含沙量所需要的两个关键参数(?)和C_2,最后给出了半理论半经验的悬移质输沙率计算公式     

导管架下水过程的理论计算和模型试验

上海交通大学船舶流体力学研究室新近对导管架下水过程的理论计算和模型试验进行了开发性研究。文中采用直角坐标和Euler角描述导管架和驳船系统的空间状态,将约束方程的二次微分形式与动量(矩)方程联立,建立了下水过程的三维运动方程,用Runge-Kutta法求其数值解。文中选了一个二维运动的侧子进行计算,并与试验结果作了比较,符合程度良好。     

悬移质不平衡输沙水流挟沙能力

本文从悬移质挟沙能力的基本概念出发,推导出悬移质非均匀沙平衡输沙的挟沙能力及不平衡输沙的挟沙能力公式,这些公式进一步揭示了非均匀沙的输沙机理,全面地描述了各种河床组成在不同的来水来沙条件下的输沙规律,适用性广,计算简便。     

河道平面二维泥沙数学模型

为了研究水库下游河道冲刷及由此而引起的对防洪、航运等造成的影响,本文给出了非均匀沙的平面二维动床数学模型,模型中考虑了悬移质不饱和输移、非均匀沙推移质输移及床沙级配的调整,利用ADI法对水流泥沙方程进行数值离散。利用该模型模拟了葛洲坝下游枝城至枝江河段涨水期淤积和落水期冲刷过程,冲淤量及冲淤部位跟实测值吻合较好。     

波浪和潮流共同作用下的输沙问题

基于紊流中的泥沙受紊动支撑才得以悬浮的基本认识,从能量平衡原理出发,导出了潮流、波浪以及波、流共同作用下的悬移质挟沙能力及输沙率公式.野外和室内资料验证表明了公式的合理性,进而表明了公式所依据的基本理论的普适性。     

粉沙质海岸泥沙运动推悬比的确定

提出了海岸泥沙运动中均匀沙和非均匀沙输沙率推悬比和航道淤积推悬比的计算方法。计算数值显示 ,粉沙质海岸上必须同时考虑推移质和悬移质。计算结果与水槽试验结果很接近     

动床模型泥沙运动相似问题

根据阻力相似要求,导出泥沙运动相似比尺,如床沙起动粒径比尺,悬沙粒径比尺,推移质输沙率比尺和悬移质含沙量比尺等。使得用起动流速和起动拖曳力来演绎的上述比尺异途同归,得到统一。指出阻力相似是泥沙运动相似的必要条件,动床模型因加减糙困难,阻力相似与弗氏数相似一般难以同时满足,弗氏数相似适当偏离是不可避免的。     

波浪潮流作用下的悬沙输移

本文提出了波浪潮流作用下悬沙输移的二维数值模拟,并讨论了模型中的几个重要参数,模拟结果与天津港区现场情况很吻合。     

关于非均匀沙悬移质不平衡输沙问题

本文从水流挟沙能力基本概念出发,根据非均匀沙悬沙与床沙交换的基本形式,导出了非均匀沙平衡及不平衡输沙时水流挟沙能力基本公式,进一步揭示了非均匀沙输沙机理.文中理论较完善,概念较清晰.公式简明.适用范围广.可用于一、二维泥沙数学模型.     

关于推移质不平衡输沙问题

本文考虑到悬移质、推移质和床沙的相互交换,从沙量守恒原理出发,获得出了推移质泥沙连续方程及河床变形方程.该方程表明,推移质河床变形不仅与推移质本身不平衡输沙有关,而且还与悬移质非饱和输沙有关,推移质河床变形实质就是全沙河床变形.     

航母舰载机降落制动滑跑距离分析及预报

舰载机成功钩住阻拦索后的减速制动作业受到阻拦索、空气阻力等众多因素的影响。是一个较为复杂的过程。以牛顿第二定律为基础，通过对基本关系方程的推导、求解，并考虑舰载机运动状态的主要影响因素，确定舰载机在航母甲板上减速制动过程中，其滑跑长度、瞬时速度、钩索速度、回航质量、阻拦索长度等基本要素之间的关系，并使用Mathematica软件解出关系式，预报同航舰载机在某条件下的减速制动过程及滑跑距离，最后绘制出二维及三维关系图谱，为相关舰艇的甲板主尺度估算及设计提供理论依据。