大型钢围堰设置对航道水流条件影响

为确保桥梁施工期间桥区通航安全,分析大型钢围堰设置对航道水流条件带来的影响。以重庆某大桥钢围堰设置为例,以流体质量守恒方程和雷诺时均方程为理论基础,基于Fluent有限元软件采用二阶迎风算法和格林梯度法,数值模拟钢围堰设置河段桥梁轴线方向和垂直桥梁轴线方向的断面流速。通过钢围堰设置前后各断面流速变化的比较与分析,得出钢围堰设置对航道水流条件产生的影响。研究结论表明：1）在垂直桥梁轴线方向上,从钢围堰前端起沿水流方向0.4Bs～3.3Bs（Bs为钢围堰的宽度）处流速增量最为明显。2）在桥梁轴线方向上A区域断面水流流速剧增且钢围堰设置造成的紊流对水流影响的宽度约为3.7Bs。3）钢围堰尾部形成了约1.3倍钢围堰长、1.5倍钢围堰宽的涡街。4）分析得出的钢围堰设置期间航道水流条件变化特征对维护航道通航安全有重要意义。     

基于RANS/LES混合方法的近岸水域波浪增阻影响的数值模拟

分析船舶在近岸水域航行时所受波浪增阻大小的影响因素，以寻求降低波浪增阻的方法。基于近岸水域中船舶阻力理论，采用雷诺平均（RANS）和大涡模拟（LES）相结合的方法进行数值求解，并运用两相流方法和造波消波技术建立数值水池模型。用Fluent求解器对船舶在不同工况下的波浪增阻进行数值模拟。试验结果表明：用该方法对近岸水域航行的船舶进行波浪增阻的数值模拟可有效提高计算机运算效率，在粗糙网格层面上得到的计算结果精度良好；船舶在近岸水域中航行时的波浪增阻随波高的增加而增加，并且与船体湿润面积呈正相关；船舶在近岸水域以中低速航行时所受波浪增阻随弗劳德数的增加而增加。该研究为近岸水域通航船舶减小航行阻力提供了可行的方法与思路。     

基于COMSOL的船体增阻板可行性分析

为研究船体增阻板的有效性和稳定性，采用RANS法探究增阻板的增阻效果，并分析流固耦合作用下增阻板的应力和位移情况。研究表明：数值模拟与经验公式得到的船舶阻力吻合较好，说明COMSOL有限元方法具有一定可行性，可用于预测带有增阻板的船舶阻力；船模在加装增阻板后，船舶的压阻力快速增加，平均增阻率达1 463%，但增阻板与船体接触部位应力较大，容易造成船舶损伤。研究成果可为船体安全评估以及特殊情况下的增阻研究提供一定参考。