河床变形计算方法的研究及其工程应用

根据泥沙交换原理,对河床变形计算方法进行了若干改进。采用有限体积法(SIMPLEC程式)对拟合坐标系下的水沙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。在北盘江坝油滩河道中对水位、水流流速以及河床冲淤等进行了验证计算及分析。数值实验表明,该模型能正确地模拟天然河道水流以及河床的冲刷、淤积过程。     

平面二维水沙数值模拟方法及其在坝油滩河段中的应用

根据泥沙交换原理,对河床变形计算方法进行了若干改进.采用有限体积法(SIMPLEC程式)对拟合坐标系下的水沙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.在北盘江坝油滩河道中对水位、水流流速以及河床冲淤等进行了验证计算及分析.数值实验表明,该模型能正确地模拟天然河道水流以及河床的冲刷、淤积过程.     

大管桩与抛石体相互作用的模型方试验研究

高桩码头施工中的抛石过程会对大管桩的受力产生较大的影响,这将给码头的正常使用带来隐患.模型实验用沙子模拟抛石体,用PVC管模拟大管桩,利用应变片电测技术,测量了不同工况下PVC管中的应变,并分析得出了作用在PVC管上载荷的分布规律.通过模型实验,给出了大管桩与抛石体相互作用的经验公式,并指出引起PVC管侧向弯曲的主要原因是沙子对PVC管存在侧向集中力,产生该集中力的原因是PVC管前后沙子高度差的存在.此外,通过验证实验和数值模拟,得出了与模型实验相同的结论,从而进一步证明了模型实验所得规律的正确性.     

采用三维潮流模型分析人工岛对海湾污染物运动的影响

人工岛作为人工建造的海洋工程结构物,其嵌入必然对其附近水域的水动力特征造成影响。针对不同的人工岛建设预案,基于ECOMSED建立了大连湾海域的三维潮流模型,通过拉格朗日粒子追踪技术,采用单个粒子和粒子群模拟了大连湾水域污染物输运过程。对比分析了人工岛嵌入前后粒子运动的三维运动规律,最后从污染物扩散的角度为人工岛的规划以及排污口的布置给出推荐方案。     

基于粒子追踪技术的海上溢油三维输运模式

本模式为基于Lagrange框架下的粒子追踪方法数值模拟海上溢油的三维输运模式,着重从非线性理论、随机性理论来建立分析污染物粒子的运动过程.在具体的数值求解过程中,采用Langevin方程与Fokker-Planck方程相结合,有效地解决了具有随机性的粒子运动过程;另外模式也考虑了污染物附着在岸上以及沉降到海底等过程.通过数值模拟结果与卫星遥感监测资料的比较,表明该模式已取得较好的模拟效果.     

不同粒径组合方式抛石群水下运动扩散规律

抛石群水下运动扩散是河道治理、护岸、潜丁坝、桥墩防冲等实际工程中经常遇到的问题之一。依托长江干线武汉至安庆段6 m水深航道整治工程,基于计算流体力学OpenFOAM建立抛石水下运动三维流固耦合数学模型,分析不同粒径组合方式抛石群水流方向漂移距离、抛石群落点分布,揭示不同粒径组合方式抛石群水下运动扩散规律。结果表明：块石颗粒群的平均漂移速度随块石平均质量的减小而增大,且质量越小,块石群的下落时间越长;不同粒径组合方式块石组合颗粒落至床底后呈现大小块石夹杂在一起的分布规律。     

跨河桥梁建设对山区航道河床演变的影响分析

拟建金建铁路斜跨典型山区航道—兰江,必然改变桥位区河流的水动力条件,进而影响选址区河床演变过程。本次研究建立了桥梁选址段二维水沙模型,模拟建桥前后桥位区水动力条件变化,分析水动力变化对河床冲淤演变的影响。结果显示,桥墩建设减小了河道过水断面面积,造成桥位前大面积壅水,流速降低,河道呈现微淤积;桥位处,受桥墩束水作用影响,墩间流速增大,造成墩间河床冲刷,同时墩后尾水区流速变缓,泥沙淤积;桥位下游中间流速有所减小,但由于桥位上游淤积减小了泥沙来源,泥沙补给不足而导致冲刷。由于山区航道泥沙输运以推移质为主,泥沙就近搬运,跨河桥梁建设对河床演变的影响范围不大,冲淤演变相对较小,不影响桥址河段河床整体稳定性。     

河床下切影响下珠江三角洲潮流不对称时空变化规律

潮流不对称对三角洲地区的泥沙净输运和地貌演变有着重要作用,近年来珠江三角洲的大规模采砂活动引起河床大幅下切,因此研究河床下切后珠江三角洲潮流不对称的时空变化规律具有重要意义。利用1999年和2010年珠江三角洲河口河网地形数据,建立珠江口平面二维水动力模型,模拟珠江河口河网枯季水动力过程。结合非稳态调和分析方法分解流速信号,用偏度方法量化分潮组合、余流及分潮和余流相互作用对潮流不对称的贡献程度。研究结果表明:1)珠江三角洲潮流不对称受余流影响呈现出落潮占优的特性;2)河床下切后,各分潮组合的不对称性增大,潮流不对称在下游河道有所减弱、中上游河道有所增强,且珠江三角洲中上游河道变化大于下游河道;3)分潮和余流相互作用的变化是导致该现象产生的主要原因。     

群智能优化算法的船舶信息管理任务批量流水调度研究

针对传统的船舶信息管理任务调度模型的调度平均等待时间长的问题,研究群智能优化算法的船舶信息管理任务批量流水调度模型。根据群智能优化算法理论,将调度过程中的船舶看作粒子,根据实际调度需求设定调度模型的参数。为缩短船舶调度平均等待时间,规划船舶调度的目标函数以及约束条件。计算粒子适应度,将粒子与任务分配一一映射,根据船舶可信度计算得到局部粒子最优解,更新粒子位置直至出现最优调度解,完成船舶信息管理任务批量流水调度模型的构建。通过与传统调度模型的对比仿真实验,验证构建的基于群智能优化算法的船舶调度模型能够缩短传统调度模型2/3的平均调度等待时间,提高了调度效率。     

波浪在抛石潜堤上传播变形的MPS法模拟研究

波浪在抛石潜堤上传播过程中会出现波浪反射、透射、越浪和破碎等复杂的流体运动过程,是一个复杂的强非线性紊流渗流问题.采用改进的MPS法,基于Drew的多孔介质内二相流运动控制方程,推导出适合粒子法的渗流水体压力泊松方程的混合源项方程,并通过在模型中引入SPS紊流模型来模拟多孔介质内外的紊流效应,构建垂向二维MPS法紊流渗...