粘流场数值模拟关键技术研究进展

综述了粘流场数值模拟中的关键技术-湍流模型、数值求解方法、网格生成方法及动边界模拟方法的研究进展,这些技术的深入研究和突破将会推动数值模拟技术在工程领域的发展和应用。     

海塘越浪过程SPH模拟

随着计算机软硬件水平的不断发展,数值模拟技术已经越来越广泛地应用到海岸工程领域中。现今波浪爬高越浪的数值模拟技术主要有网格方法和无网格方法两种。和网格方法相比,无网格方法在计算海塘越浪的连续性和大变形问题上体现出了优势。     

基于CFD的规则波顺浪数值水池模拟

基于CFD(Computational Fluid Dynamics)和粘性数值波浪水池技术,对顺浪航态的规则波波浪环境进行数值模拟,采用边界造波法进行波浪生成,VOF(Volume of Fluid)法模拟自由面。本文改进了传统的基于规则波的顶浪数值模拟方法,在特定波浪、不同航速条件下进行了顺浪航态的数值水池模拟。根据模拟呈现的动态效果,以及与Matlab仿真结果的对比,对试验的准确性进行验证。     

基于CFD的规则波顺浪数值水池模拟

基于CFD（ Computational Fluid Dynamics）和粘性数值波浪水池技术,对顺浪航态的规则波波浪环境进行数值模拟,采用边界造波法进行波浪生成,VOF（Volume of Fluid）法模拟自由面。本文改进了传统的基于规则波的顶浪数值模拟方法,在特定波浪、不同航速条件下进行了顺浪航态的数值水池模拟。根据模拟呈现的动态效果,以及与Matlab仿真结果的对比,对试验的准确性进行验证。     

人工岛工程建设对海洋环境影响的数值分析方法探讨

利用数值模拟技术在人工岛工程开展之前。对工程所造成的周围海域的影响进行评估与预测，对于减少工程的环境因素负面影响和工程的失误具有重要的意义。本文对利用数值模拟方法去分析人工岛建设过程及工程完成后对海洋环境影响进行预测与评估的基本思路与方法、现有数值方法的特点进行讨论与分析。     

数值水池短峰不规则波模拟研究

基于粘性数值波浪水池技术,对短峰不规则波进行数值模拟.文中首先改进了长峰不规则波的数值模拟方法,并使用改进后的方法进行了不同海况下长峰不规则波数值模拟,模拟效果明显改善,数值模拟结果与目标值储吻合相当好.之后进行了短峰不规则波的数值模拟,模拟结果与特征值/目标谱也相当接近.     

防风板抑尘效果数值模拟与风洞实验对比研究

运用空气动力学与流体力学相结合的数值模拟技术,对风洞实验进行了模拟实验。针对风洞实验的结果对数值模拟的各项参数设置进行调整。同时将实验数据与数值模拟数据进行了对比。研究结果表明,空气动力学数值模拟计算的结果与风洞实验结果对比的相对误差为2.23%,将空气动力学数值模拟应用于防风网工程上其结果具有可靠性。数值模拟技术的应用有助于防风网布置的优化与物理模型试验研究方案筛选。     

浅谈数值模拟技术在长江中下游航道整治中的应用

在目前已经深入展开的长江中下游航道整治工作中,数值模拟技术得到了广泛的应用。根据数值模拟技术的特点,结合工程应用实例,对长江中下游航道整治中数学模型能够解决的问题进行探讨。在复杂的长江中下游航道整治问题研究中,数值模拟与物理模型互为补充,而且数值模拟能够做一些探索性的计算研究,这些研究将是物理模型试验的基础与延展,为最终解决航道整治中涉及的一些关键问题提供技术支持和科学依据。     

基于流凌演进数值模拟的可视化方法

针对流凌演进三维可视化技术在冰冻河流可视化仿真方面不足的问题，结合MIKE21与ArcGIS软件，提出一种基于流凌演进数值模拟结果的可视化方法。通过模型构建、网格划分、边界条件确定，开展流凌演进数值模拟与分析，建立面向可视化的流凌演进数值模拟结果提取方法，实现流凌演进三维可视化仿真场景与数值模拟的可视化数据融合。基于空间数据库与属性数据库，建立的流凌演进仿真模拟系统，可全方位展示流凌演进过程中地形、水流、堤防结构物等仿真模拟结果。     

基于物面重叠的多附体船舶阻力数值模拟

阐述物面重叠技术,介绍重叠网格的基本原理以及物面重叠的处理方法,在此基础上采用单相Level-Set捕捉自由面方法和RANS方程对某型带多件附体的船舶进行阻力数值模拟,对其流场和自由面波形进行分析。与模型试验结果进行对比发现:数值计算结果与试验结果吻合良好,误差满足工程精度要求,验证了物面重叠技术应用于多附体船舶阻力数值模拟的可靠性。     

快速船在随浪中的航向保持能力的评估

本文用半约束模型试验技术、半经验数值模型和数值模拟实用方法分析了一艘巡逻艇在随浪中的航向保持能力.并给出了以稳性界限形式表示的评估结果,它可适用于不同设计概念的比较研究以及工作指南的开发.     

双峰谱海浪的数值模拟技术研究

海上的波浪观测资料统计表明，海上纯风浪和纯涌浪的出现机会比较少，大部分以混合浪形式出现，其频谱结构多为双峰甚至多峰。研究双峰谱波浪的模型表述和数值模拟技术，对三种典型的双峰谱海浪进行了数值模拟，仿真结果表明了双峰谱海浪数值模拟的有效性。     

某型仿生船水动力性能数值验证研究

基于计算流体力学(CFD)理论,运用Fluent软件对某型高速仿生船的水动力性能进行数值模拟,介绍数值模型的建立和计算方法,分析模型在水面运动时的浮态。数值模拟结果与拖曳实验结果基本吻合,论证了用数值方法对高速水面舰船性能模拟研究的可行性。     

受冲击海上桥梁的非线性动力响应特征数值模拟

在受冲击海上桥梁的非线性动力响应特征数值模拟中,使用传统动力响应特征数值模拟方法模拟的准确度较低,因此提出一种受冲击海上桥梁的非线性动力响应特征数值模拟方法,利用有限元模型对海上桥梁进行基础非线性动力响应分析,通过自由度方程组建立动力响应特征数值模拟模型,结合等分能量法实现动力响应特征数值模拟,为了验证该方法的模拟准确度,利用该方法与传统动力响应特征数值模拟方法同时进行桥梁的非线性动力响应特征数值模拟,其模拟准确度分别为92.4%,72.3%,65.4%,69.1%,通过对比实验可知该方法的模拟准确度最高,验证了该方法的优越性。     

高抗汽蚀泵的气蚀性能的数值模拟与试验研究

本文是以某特殊用高抗汽蚀泵为研究模型,采用CFD数值模拟技术,基于RNG的k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,对泵内部流场进行定常数值模拟,并进行了汽蚀计算。对比试验结果和数值模拟结果得出,数值计算可以较好的预测泵的汽蚀性能,为高抗汽蚀泵的设计和研发提供了基础。     

均匀流中潜艇水下运动表面尾迹的数值模拟

本文通过基于RANS方程和VOF方法的非定常粘性数值方法对潜艇在均匀流中水下运动的表面尾迹特征进行了探索性研究,较好地解决了用粘性流方法来模拟远场波浪中的数值耗散问题,数值计算得到的潜艇运动尾迹特征与诸多文献和理论分析结果基本一致.本文均匀流中的数值模拟将成为潜艇在分层流运动数值模拟的基础.     

混合网格在滑行艇阻力数值模拟中的应用

为探讨适用于滑行艇全航速段数值模拟的网格划分方法,本文采用CFD技术研究了混合网格在滑行艇阻力数值模拟中的适用性,采用了不同数量的混合网格对滑行艇粘性绕流场进行了数值模拟,对阻力进行了计算,并且对比了不同网格数量对计算结果的影响,分析了其中的原因,得到了适用于滑行艇阻力数值计算的混合网格。在此基础上采用所得到的网格划分方式对滑行艇全航速段进行了数值模拟,并与实验结果进行了比较,两者吻合较好。     

舰船集成式换热器壳程流场数值模拟

由于受尺寸重量限制,舰船换热器对集成优化设计水平要求较高。为实现这一目标,在设计中经常同时采用数值模拟和试验验证2种方法,特别是数值模拟由于其具有高效、精准和低成本优势,使得其在换热器设计中应用越来越广泛。本文在对某型集成式换热器合理简化基础上,构建了相应的数值分析耦合传热模型,完成了换热器壳程流场和温度场数值仿真,仿真结果显示换热器流动区域中换热比较均匀,折流板强化换热效果显著,但其也相应增加了壳程流动阻力。本文研究为换热器性能进一步提升奠定了良好的技术基础。     

二维潮流数值水槽的桩群数值模拟

为了研究二维潮流数值模拟中桩基的影响，导出了二维潮流桩基数模控制方程组，建立了桩基的二维潮流数值水槽，利用物模试验得出的桩基摩阻系数和桩基附加糙率，并经水溶修正后，对洋山港一期工程桩基码头的潮流情况进行了模拟计算，数值模拟结果与水槽试验结果非常一致，为桩基二维潮流数值模拟技术提供了应用基础和可操作方法。     

多向不规则波群的数值模拟

基于单向波群的数值模拟,引入方向分布函数,按给定的频谱、波群因子和方向分布参数,建立了多向波群的数值模拟方法,通过典型的算例表明方法的有效性,并对模拟结果进行了统计分析,研究了波浪群性与波浪统计特征之间的关系。