闽江河口三维潮流数值模拟及特性分析

基于FVCOM(Finite-Volume Coastal Ocean Model)模型,建立了闽江河口区域精细化的三维潮流数值模型。对模型的海底摩阻系数的选取进行讨论,得出Koutitas公式更为合理的结论。采用该模型对闽江口的潮汐、潮流特征进行分析,得出以下结论：闽江外海潮波自东南至西北向近岸区域传播,水道内潮流有明显的往复流性质;熨斗岛北部和东部区域,潮流多以旋转流为主;闽江北支水道以落潮流为主,河口区域三维流场在侧向支流影响区域分层不明显。     

波流共同作用下近底高含沙水层流速的探讨

波浪和潮流共同作用于粉沙质床面时,水体的近底层含沙量很高,其运动是泥沙输移的重要方式。讨论了近底高含沙水层流速及其与含沙量的关系。     

植被对水流特性影响研究进展

根据现有资料总结了植物对水流流速分布、紊动强度和行洪的影响。流速分布受植物影响在各方向上均发生改变;植物的存在改变了水流脉动强度和雷诺应力使水流沿程各断面的紊动强度发生较大变化;在行洪影响中,岸堤常受水流的侵蚀和冲击,选取种植正确的植物和施工位置可较好的减少这些情况的发生。最后提出需进一步研究问题。     

不同宽高比叶片对明渠水流影响的试验研究

采用宽高比尺寸1比20、1.5比13.3和2比10的矩形薄片模拟等面积不同几何形态的植物叶片.通过水槽试验对同一水流条件作用下三种叶片对水流的时均流速、紊动强度、雷诺应力的影响进行研究发现:宽高比越大的叶片对水位的影响越小;植物区同一水深的流速随植物宽高比的增大而减小;同一水深宽高比越大的叶片摆动频率越高,其紊动强度也越大;紊动强度、雷诺应力和时均流速的垂向分布类似都表现出了一定的相似性,说明矩形叶片水流紊动具有三维各向紊动同性,而且叶片宽高比的改变并不影响其紊动的各向同性;植物的存在时会使明渠糙率系数极大的增加.     

潮汐河口宽浅弯道的水流动力特性分析*

以长江口北槽河道为例,以大量实测资料为基础,分析潮汐河口宽浅弯道的水流动力特性及演变特征,探讨 北槽航道回淤集中于弯道段与潮汐河口宽浅弯道演变的关联性。研究成果表明,尽管受多种因素干扰以及河槽较强的二维 性,潮汐河口弯道仍呈现了一定程度弯道水流特征和演变特征,北槽中部航槽的弯道形态可能对航道回淤起到一定的促进 作用。     

采砂工程对瓯江河口河势影响分析

文章通过自然条件分析以及经验证的二维潮流泥沙数值模拟计算等手段对两种采砂范围及不同采砂深度条件下,瓯江北口采砂工程对瓯江河口河势影响进行了综合分析并给出相应优化建议。     

长江口河口湿地冲淤对潮流的影响研究

本文对长江口崇明东滩、横沙东滩和九段沙湿地的冲淤变化进行定量描述,应用FVCOM模型建立长江口三维潮流数值计算模型,重点模拟淤积1年、5年和10年三种工况下长江口各分支航道的潮位、潮时、潮流垂向结构变化。计算结果表明,长江口地区随着淤积程度的逐步加强,潮位、潮时、潮流垂向结构发生显著变化,并且越往上游,受影响程度逐次减弱。     

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。     

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...     

明渠挟沙水流垂线流速的分形特征研究

文中采用分形的方法去探讨明渠挟沙水流垂线流速分布的规律,结果表明:挟沙水流垂线流速确实存在着简单分形现象,且整个水深范围都属于无标度区间。通过试验资料计算得到了流速分维值,并探讨了该分维值的物理意义以及与各种水力参数的关系。     

海平面上升对长江口涨落潮历时差的影响

针对近年来全球变暖,海平面上升影响河口地区水文特性的问题,对海平面上升对长江口涨落潮历时差的影响进行研究。采用二维潮流数学模型的方法,模拟在长江口上游大通的洪枯季及年平均径流量条件下,海平面上升100 cm对涨落潮历时的影响。结果表明:海平面上升减小了长江口北支上半段、南支和南北港等中上游区域的涨落潮历时差,对靠近外海的北支末段和南北槽的涨落潮历时差影响很小。海平面上升加大了河口地区的涨潮动力,使长江口的涨落潮历时差有所减小,由此对长江口地区的盐水入侵和泥沙输运带来的影响必须引起重视。     

声速对河口区域回波测深的精度影响研究

回波测深是目前水深测量采用的主要原理,声速是回波测深精度的重要影响因素之一。文章分析了声速影响水深测量精度的基本理论,包括声速误差引起的垂直差、声线弯曲引起的测深差、回波位置偏移以及声速时空变化引起的测深差;同时以瓯江口水深测量项目为例进行了详细量化计算,归纳总结了河口区域水深测量期间声速对测深精度的影响,并就减少相应误差给出了参考建议。     

潮段平均流速计算方法研究

在海岸、河口、海湾等地区,潮流是最基本海水运动和主要的水动力因素之一,受海底地形、岸线和岛屿的影响,潮流运动基本呈现为往复运动,即涨潮流速和落潮流速方向相反,相差180°左右。描述往复运动潮流动力强弱的重要指标之一是潮段平均流速和潮平均流速。结合实际海区的实测潮过程,文中对潮段平均流速的3种计算方法和对水文全潮的潮平均流速的3种计算方法进行了对比研究。研究结果表明,不同的计算方法其结果存在着误差,建议潮段平均流速采用积分平均方法,潮平均流速计算采用加权平均法。     

长江口细颗粒泥沙密实室内试验研究*

细颗粒泥沙密实速度问题是认识细颗粒动力过程重要的参数之一,也是决定地貌学数学模型表现能力的核心参 数。利用“大型可温控自动搅拌沉降试验筒”及音叉密度仪等,对3种取自长江口的原状沙样进行了密实过程试验,并分别 利用密度计法和迈克劳林公式计算了密实速度。通过对比发现:密度计法计算过程简化太多,不宜采用;迈克劳林公式物理 意义较强,适合作为密实速度计算公式。试验成果发现泥沙粒径是影响密实速度的重要影响因子,长江口细颗粒泥沙密实 速度大致为0.31×10-3~4.8×10-3 mm/s。     

基于QINSy软件的声速剖面改正模型研究

由声速误差所引起的测深误差是多波束测深误差的主要因素之一,声速剖面的不稳定会引起多波束测深条带发生畸变的现象,导致多波束测深数据精度差甚至无法使用。通过对QINSy软件中声速剖面改正模型的研究,提出了一种多波束测量声速几何修正模型和方法,从几何意义上着手,分析了表层声速及声速剖面误差对测深条带的影响,总结了多波束测深条带随着声速剖面变化而发生对称弯曲的情况。通过模型建立,给出了表层声速及分层声速误差对波束测深值影响的量化值,从而在多波束数据后处理过程中可更好的进行定量分析。     

海湾电厂三维斜压水流和温排水数值模拟

考虑海湾地区水体密度分布不均所引起的密度梯度和斜压效应,建立正交曲线坐标下基于σ坐标的三维斜压水流和温排水数学模型。将该模型应用于象山湾内某电厂的温排水运动特性研究,计算所得的潮位和流速与原体观测资料吻合良好,所得温排水的温升范围以排水口为中心,随湾内涨、落潮呈带状分布,排水口近区热分层现象明显,温升分布计算结果与物理模型试验结果趋势一致。     

淡水湖声速及千岛湖典型声速分布

在水声试验中,声速是影响声传播的一个重要因素,声速受水深、水温、含盐度等参数影响.本文分析了海水和抚仙湖的声速计算经验公式,并进行了同种条件下的声速剖面对比,在此基础上给出了千岛湖水域的典型声速剖面.     

深中通道工程对伶仃洋水流环境的影响

伶仃洋是珠江河口东四口门入汇的喇叭状河口湾,径、潮交汇,动力复杂。利用伶仃洋河口潮流数学模型从潮位、流速、流态、动力格局方面探讨了深中通道工程建设对伶仃洋河口潮流动力环境的影响。研究结果表明:深中通道工程建设对伶仃洋潮流动力环境影响的范围和强度均以西人工岛附近为最大,锚碇水域次之,东人工岛及桥区附近相对较小;近岛、桥局部区域潮位及流场的变化比较明显,对伶仃洋滩槽总体格局影响不大。     

码头设计流速探析

由于海港工程规范对码头设计流速没有明确规定,所以设计对该流速计算取值存在较多分歧。通过对相关设计资料的分析,探讨设计流速计算的有关参数及取值方法,并进行案例分析,供设计参考。     

Effect of bed vicinity on vortex shedding and force coefficients of fluid flow on an offshore pipeline

The effect of rigid bed proximity on flow parameters and hydrodynamic loads in offshore pipelines exposed to turbulent flow is investigated numerically. The Galerkin finite volume method is employed to solve the unsteady incompressible 2D Navier–Stokes equations. The large eddy simulation turbulence model is solved using the artificial compressibility method and dual time-stepping approach. The proposed algorithm is developed for a wide range of turbulent flows with Reynolds numbers of 9500 to 1.5×10⁴. Evaluation of the developed numerical model shows that the proposed technique is capable of properly predicting hydrodynamic forces and simulating the flow pattern. The obtained results show that the lift and drag coefficients are strongly affected by the gap ratio. The mean drag coefficient slightly increases as the gap ratio increases, although the mean lift coefficient rapidly decreases. The vortex shedding suppression happen at the gap ratio of less than 0.2.