一种有限体积法三维港内粘性泥沙淤积模型研究

基于物理量守恒的有限体积法,建立了三维粘性泥沙运动及回淤数学模型。平面采用无结构三角形网格划分计算区域、拟合复杂海岸边界,垂向采用坐标变换技术,适应不平坦海底地形。以天津港港内泥沙回淤为例,模拟三维粘性泥沙的输运过程,得出了港内垂向分层潮流流场、垂向含沙量变化、淤积历程及淤积分布。结合实测地形资料对模型进行验证,为研究三维泥沙运动特性提供了一种新的方法。     

芯板可压缩的夹层加筋板固有频率分析

推导了一种考虑芯板垂向压缩变形影响的双向加筋的约束阻尼夹层板有限元单元.其中,夹层板面遵循Mindlin一阶剪切变形理论的假定;芯板采用基于厚板理论的非线性位移模式, 各向位移沿板厚成抛物线分布, 并考虑了芯板的横向压缩变形;加强筋采用Timoshenko梁模型,考虑了其剪切变形的影响.根据层间位移连续和板、梁位移连续假设,将芯板和加强筋的位移用上下面板位移表示,推导了相应的位移应变关系, 继而根据Hamilton原理建立了控制方程.数值计算结果表明约束阻尼夹层加筋板有限元单元的推导是正确的;在约束阻尼夹层加筋板的固有频率研究中,考虑夹层板芯层的垂向压缩变形的影响是必要的.还讨论了芯板和加强筋的各个参数对板固有频率的影响.     

利用TH方法求解海洋内波垂向结构问题

海洋内波是发生在海水内部的一种波动现象,而垂向结构的求解是研究海洋内波的基础.首先,给出了应用Thompson-Haskell算法求解海洋内波垂向结构的主要过程,即海洋内波的色散关系以及垂向速度幅值沿水深分布的计算公式.其次,给出了数值求解海洋内波水平波数以及垂向速度幅值沿水深分布的流程图.然后,基于修正的Holmboe模式密度分布,计算了海洋内波的水平波数、色散关系以及垂向速度幅值沿水深的分布.数值计算表明,TH方法以及提出的色散关系和垂向速度幅值沿水深分布的求解方案,可以给出较好的数值结果.     

河口垂向二维悬沙输移数学模型

针对窄深的潮汐河口建立了沿宽度方向积分平均的垂向二维悬沙输移数学模型,潮流场的模拟采用三维MOHID模型,悬沙对流扩散方程采用Galerkin有限元法进行求解。利用该模型模拟了长江口北槽段潮流输沙过程,计算结果与实测资料较好吻合,表明了该模型能够模拟窄深的潮汐型河口地区悬沙输移过程。     

鳌江下厂渔港段水流挟沙力公式研究

利用2009年5月9-10日大潮期间所测得的鳌江下厂渔港段146组泥沙数据,对多个典型的挟沙力公式进行拟合,结果显示：直接利用这些公式不能较地反映全潮过程垂向分布的挟沙力状况。结合各相关因子,考虑垂向因子的影响,通过相关分析,并引入流向因子,分析得到全潮过程垂向分布的挟沙力公式。公式计算结果与该段河道实际挟沙力相符。利用鳌江口、飞云江口及平阳近岸海域近1,000组数据对公式进行验证,均得到较好的拟合效果,验证了公式的可靠性与有效性,也说明了公式同时适用于河道、河口及近岸水域挟沙力分析。该研究为今后鳌江河道治理、港池维护、近岸工程建设及相关科学研究提供参考。     

垂向二维悬沙输移有限元数学模型

采用四节点任意四边形等参单元,根据G a lerk in有限元法进行数值离散,建立了潮汐河口沿宽度积分平均的垂向二维泥沙数学模型。模型中,对扩散项通过分步积分和G reen公式变换,精确满足了自由表面和底床边界条件;经采用有解析解的算例对模型进行验证,计算值和理论解相吻合。     

深水池垂向流的数值模拟

针对海洋深水试验池造流系统，运用CFD软件对均匀和非均匀垂向流速剖面进行数值模拟，分析研究了试验区域内水流在三个方向上的流速分布情况以及湍流强度的变化，并与目标流速进行了比较。结合模型试验，表明数值模拟的结果是可靠的，深水池能够较为准确地模拟出不同垂向流速剖面的海流，对海洋深水试验池的设计有着重要的参考价值。     

长方体形囊式空气弹簧刚度特性

空气弹簧是一种具有可调非线性静、动态刚度及阻尼特性的隔振元件，它利用空气压缩的非线性恢复力和阻尼力来隔离振动和冲击。空气弹簧的刚度是随其变形量而变化的，因而由它组成的系统其固有频率与振幅有关。空气弹簧还具有自动避开共振，从而抑制共振振幅的特性。本文对长方体橡胶－帘布囊式空气弹簧进行了研究，从理论和试验两方面，对其垂向及横向刚度特性进行了探讨。假设空气弹簧的垂向刚度仅取决于内部气压，从工程热力学的气体多变方程出发推导了空气弹簧的垂向刚度。利用线性薄膜理论推导了长方体形囊式空气弹簧的有效承压面积。采用弹性力学的方法，解决了其由帘线交织而成的橡胶囊膜断面的横向切变形问题，推导了横向刚度。并对空气弹簧进行了试验研究。     

韩国“世越号”沉船海域海流垂向分量研究

沉积物和营养盐的扩散与沉积过程受垂向流的影响,根据2015年10月13～22日"世越号"沉船打捞前及2017年5月10～16日沉船打捞后利用ADCP在沉船海域的定点流速观测资料,采用经验模态分解和功率谱分析的方法,研究了该海域海流垂向分量的变化规律及其与潮流的关系。研究结果表明,沉船海域垂向流速分量受涨落潮运动影响,垂向流速分量与东方向、北方向流速分量具有一定的相关性,对海流垂向分量影响较大的分潮主要为半日分潮和浅水分潮,上层水的涨、落潮流对垂向流影响程度高于下层水流;沉船打捞前垂向流与水平流的相关程度高于沉船打捞后,垂向流速分量的分布及变化规律明显受沉船的影响,打捞前垂向流的现象显得更加强烈。     

复杂水流条件下抛石漂移距离的试验研究

抛石漂移是河道治理、护岸、潜丁坝、桥墩防冲等实际工程中经常遇到的问题,依托长江南京以下12.5 m深水航道二期工程口岸直水道整治工程,针对抛石漂移距离在试验室水槽内开展了一系列物理模型试验,对水深、流速、抛高、块石质量及块石形状的不规则等因素对抛石漂距的影响进行了研究;同时在考虑水流流速垂向分布的基础上,通过块石在动水中的受力分析推导出水上抛石漂移距离计算公式,利用模型试验结果拟合出公式中各系数的值,并将其计算结果与模型试验数据和现场观测数据进行比较,结果吻合较好,验证了公式的合理性。