利用青草沙水库洪季换排水改善长兴岛水系水质初探

青草沙水库的建设改变了长兴岛原有引调水的格局,从长兴岛北侧引青草沙水库洪季换排水,不仅能够对全岛的水动力起到补偿作用,在加大长兴岛西部水系水动力的同时,可改善长兴岛水系水质;而且增加了青草沙水库排水口门宽度,换排水期间可加速青草沙水库的水体流动,增强水动力,有利于提高青草沙水库水体的自净能力。     

基于三维水动力模型的溢油扩展迁移规律的数值模拟

以长江常州段船舶溢油事故为例,采用无结构三角网格划分计算区域,采用有限体积法离散控制方程,构建了非稳态三维水动力模型,结合Fay溢油模式开展了河流中溢油扩展迁移过程的数值模拟研究.数值模拟结果表明,本文构建的模型更加精确地模拟了水流流态,并在此基础上预测了油膜在垂向上的分布规模,能够较好地模拟河流中溢油扩散迁移规律。可为溢油污染的防控、治理提供技术依据。     

新村潟湖水体交换能力数值模拟研究

基于MIKE21模型,文章建立了新村潟湖及附近海域的水动力数值模型,并将水动力模块与输运模块、粒子追踪模块耦合,模拟了新村潟湖在4种不同潮汐过程作用下的水体交换情况,并通过水体自净速率、水体半交换时间、水体停留时间三种指标,对新村潟湖的水体交换能力进行了分析。结果表明:由不同潮汐过程作用下潟湖自净速率和内部剩余保守物质总量的变化,可见潮差值与潮差历时变化对该区域整体水体交换能力影响较大,同时不同时间段潟湖水体交换能力具有较大差别,整体来看冬夏季水体交换能力更强;潟湖水体交换能力在空间上差异明显,大致可分为两个不同分区,大体上距离口门愈近,潟湖水体交换速率愈快,但潟湖复杂的海岸边界和地形使得水动力条件变得复杂,部分距离口门较近的区域反而具有较弱的水体交换能力,如在潟湖中部的北岸和南岸,水体交换能力便弱于中部其他区域。总体而言,受潮汐、潟湖自身地形和海岸边界的影响,新村潟湖水体交换能力在时间和空间上均呈现出较大不同。     

海棠湾规划水系水体交换能力的数值模拟

以海棠湾规划水系工程为背景,建立了水动力及水体交换二维数学模型,通过模拟示踪剂的浓度变化计算了不同工况下的水体交换率,评价了复杂水系内部的水体交换能力。结果表明:连续潮作用30 d后海棠湾水系整体水体交换率均在69%左右,不同区域水体交换能力分布不均,其中藤桥最佳,铁炉港外港其次,内河水系再次,铁炉港内港最差。     

敞水舵水动力的数值模拟

直接用Euler/N-S方程求解水翼绕流的计算和设计问题,是目前这一领域研究的热点.在大型通用CFD商业软件FLUENT平台下,利用有限体积法和RNG湍流模型直接求解RANS方程对敞水舵流场进行了数值模拟,并计算了敞水舵水动力性能.利用SIMPLE算法求解,采用了二次迎风格式离散动量方程和离散湍流能量方程,所得结果和试验数据、实际情况进行比较,吻合性比较好,对于敞水舵的水动力性能研究和设计具有一定的参考价值.     

规划工程建设对渤海湾水交换能力的影响

建立了渤海平面二维水动力数学模型和平面二维对流扩散模型,使用有限差分的ADI方法对模型进行离散,模拟了渤海湾内规划工程建设前后的交换率,得到了渤海湾水交换能力的空间分布。研究结果表明,渤海湾西南部地区的水交换能力最差,规划工程实施后,渤海湾湾口至湾顶的中间带区域交换率增大,增幅最大可达50%以上,其余大部分区域交换能力减小。     

半悬挂舵空化及其对非定常力的影响研究

为深入研究空化后半悬挂舵非定常水动力性能的相关规律,采用结构化网格、DES湍流模型和VOF方法对某大型舰船的半悬挂舵空泡进行计算。探讨和分析舵空泡的周期性变化,同时简要分析半悬挂舵的间隙空化及端部空化产生的原因。基于空化和非空化2种状态对3个不同舵角下的舵空泡进行计算,总结了舵横向力、舵轴扭矩等非定常力的规律。结果表明：当空化区域较小时,空化对舵非定常力几乎没有影响,随着空化区域的增大,舵效显著降低;空化发生后,舵非定常力的脉动幅值将急剧增大,且空化区域越大,舵非定常力的脉动幅值越大。该研究结果可为评估空化状态下半悬挂舵的水动力性能及对舵进行优化设计提供技术支撑。     

人工岛工程对河口行洪冲淤的影响分析

以秦皇岛汤河河口人工岛在建工程为背景,采用大、小两重模型嵌套的方式,建立二维平面水动力-泥沙数学模型。在验证模型可行性的基础上,分析了50 a一遇设计洪水条件下工程区的水动力及泥沙冲淤特性,并进一步阐述了人工岛工程建设对工程区流场变化规律、河口冲淤规律以及工程区附近泥沙分布规律的影响。研究表明,在实施河道清淤的情况下,人工岛的建立并不会增加河口工程区附近的泥沙淤积,相反在清淤工程和梭形岛分流作用的影响下,泥沙淤积量有所减少。     

10 MW级半潜漂浮式风机的动力响应

选取新型钢筋混凝土结构OO-Star半潜浮式风机平台展开研究,采用ANSYS/AQWA建立半潜浮式基础的水动力数值模型,研究该平台的水动力性能.同时建立水动力-锚泊系统耦合数值模型,开展10MW级大型海上漂浮式风机在风浪作用下的动力响应研究.结果 表明,OO-Star半潜浮式风机平台水动力性能优异,且在不同风浪荷载环境作用下,运动响应以及锚泊系统的张力响应较为合理,未来必将在大型海上漂浮式风机的开发领域占有一席之地.     

环抱式港池水体交换与改善措施研究*

环抱式港池既有防浪挡沙的优势,也有港区内外水体交换不畅的不足.以规划中的连云港港徐圩港区为例,利用对流扩散模型,模拟计算潮流作用下环抱式港池水体半交换周期,研究探讨改善港池水质的工程措施及其效果.研究结果表明:水动力条件是影响港池水体半交换周期的主要因素,包括作用的潮型和港池位置;工程措施的效果取决于其对水动力条件的改善程度和水体交换量的大小.     

长江口北支中束窄工程对周边水动力及水质的影响

基于考虑水体斜压的MIKE3数值模型的HD模块和Ecolab模块,对长江口及附近海域水动力环境进行数值模拟,并将验证好的模型用于分析预测实施北支中束窄工程对周边水动力环境造成的影响。研究结果表明:中束窄工程围填后,北支流速均有一定程度的降低,北支上段汊口处受到南支涨潮的影响,涨急流速有增大趋势;北支束窄工程对盐度的影响趋势为北支区域盐度值有明显的降低,对枯季北支的盐度倒灌南支起到了明显的控制作用;工程实施后,北支河口处磷酸盐、无机氮与叶绿素a含量增加明显;北支中上段磷酸盐与无机氮平均浓度略有降低,而叶绿素a含量整体有上升趋势。工程围填对南支及外海区域的水动力特征及营养盐含量影响较小。     

哈盆沟水库灌区高效用水农业探讨

制约哈盆沟水库灌区高效用水农业发展的因素是土渠渠系水利用系数低,冬春季灌溉水温低,灌溉技术落后。加强管理和改进工程措施,控制减少渗漏损失。采用宽敞式渠道和合理的水保植被,以及农艺措施和水库调蓄作用,提高水温。最终提高哈盆沟灌区灌溉效率和效益,实现节水增产。     

FLNG-LNGC并靠外输系统参数对双体水动力性能的影响

针对FLNG关键技术的并靠外输问题,本文基于频域波浪势流理论建立FLNG单体和FLNG-LNGC双体水动力模型,并且结合上海交通大学水池模型实验和经典文献结果验证了数值算法的准确性.在此基础上,深入讨论了FLNG并靠外输系统单浮体水动力特性和双浮体的耦合作用.进一步通过改变系统参数(间距、装载状态、波浪入射方向和水面阻尼)建立不同的并靠外输模型进行参数敏感性分析,并且对FLNG-LNGC双船间水体共振规律进行探索.     

基于无积分节点间断有限元的二维水沙模型:(1)水动力

通过采用节点间断有限元方法对二维浅水方程进行离散,考虑了科氏力、风应力、底摩阻等作用,最终建立了一套高精度二维水动力模型。模型可采用任意四边形网格计算,并应用节点基函数和无积分数值离散方法,有效地减少了计算量。建立的模型通过理想算例对各源项求解、干湿与和谐性进行了验证。最后将模型应用于三亚市红塘湾实际潮流的模拟中,得到结果与全潮水文观测数据吻合良好。     

斜浪条件下大型集装箱船扭矩特征及结构强度研究

随着大型集装箱船的发展,斜浪条件下的扭矩载荷特性及其结构响应日益重要。以某大型集装箱船为研究对象,建立水动力湿表面计算模型和质量模型,研究基于扭矩传递函数和主要载荷控制参数的斜浪设计波参数确定方法,分析不同超越概率水平下扭矩计算值的规律。考虑典型斜浪参数和超越概率水平,分析水动力计算扭矩与船舶规范(ABS和HCSR)扭矩的差异及原因,提出集装箱船扭矩载荷计算与应用的建议。通过计算45°,60°和75°斜浪条件下的船体结构应力云图,识别斜浪作用下船体结构响应的关键位置,可作为大型集装箱船结构设计过程中船体梁扭转强度计算、舱口角隅设计、抗扭箱强度评估等的参考。     

沿岸往复流海岸电厂平面二维温排水数值模拟研究

应用Mike21FM模型对马来西亚沙巴电厂沿岸往复流海岸温排水进行了数值模拟,采用非结构化网格,率定了模型参数,建立了水动力模型,对取、排水口不同位置方案进行了数值模拟预测.分析结果显示,排水口位置的变化对温升分布影响较大,温度场几乎不因取水口位置的改变而变化;在水深较大位置进行温水排放对取水温升的控制更为有利;取、排...     

复合材料舵水动力载荷等效施加方法及试验研究

针对复合材料舵水动力载荷的等效施加方法及可行性进行了理论和试验研究。以复合材料双支承舵、悬挂舵为研究对象,以舵叶载荷特性及变形特征为依据,提出了两型舵叶的水动力载荷试验等效施加方法,即双支承舵采用单面多块、悬挂舵采用单面单块加载;并通过有限元仿真分析,分别对两型舵叶在等效载荷与实际载荷作用下的位移、应力分布规律进行对比,验证了载荷等效方法的合理性;进而,制作复合材料悬挂舵模型,并开展了等效载荷下舵叶静强度、刚度特性试验研究,对等效载荷施加方法的可行性进行了验证。     

自由液面对螺旋桨性能的影响

本文采用涡格升力面模型,提供了一个计算自由液面下(不计吸气影响)螺旋桨水动力性能的准定常升力面方法。在桨叶拱弧面上分布离散的涡系和表征桨叶厚度的源系,其未知涡强由满足螺旋桨物面条件、线性化自由液面条件和随边Kutta条件来确定。为了便于计算,对兴波部分简化了计算模型,螺旋桨用无限叶数螺旋桨模型来代替。 利用本数值方法编制的计算机程序,计算了桨轴有限沉深下螺旋桨的水动力特性,并和实验结果进行了比较,两者吻合良好。     

车辆荷载作用下连续梁桥动力响应仿真分析

为研究桥梁在移动车辆荷载作用下的动力特性和承载能力,以某连续梁桥为计算实例,采用大型通用有限元软件ANSYS建立了质量-弹簧的车辆模型和桥梁结构的有限元模型,用时程分析法分析了车辆荷载作用下连续梁桥的动力响应特征,着重探讨了车辆刚度、车辆质量、行车速度等车辆荷载因素对连续梁桥动力响应的影响规律,并提出相应结论。     

浅水航道中门桥水动力特性数值计算

本文针对浅水航道中门桥的水动力特性进行数值模拟研究,采用RANS方程结合RNGκ-ε两方程湍流模型,对一门桥模型在不同水深航道中的阻力、升沉、纵倾和兴波进行数值计算,其中自由面采用VOF方法处理.数值计算时,使用有限体积法离散控制方程,对流项采用二阶迎风格式,扩散项采用中心差分格式.计算结果表明:在Fd＜0.6时,水深对门桥的水动力特性影响很小,仅对升沉有一定影响;而随着Fd增大,门桥的阻力、升沉、纵倾及兴波等水动力特性都将发生变化,且水深越浅,表现越明显.