基于高阶紧致有限差分格式的直接数值模拟应用

本文将采用具有六阶精度的有限差分格式的直接数值模拟,对开源代码进行修改,从而得到不同模型的绕流计算。     

数值模拟在桥梁净空尺度论证中的应用

数值模拟是一种相对简便、高效的运用计算机数值计算相关方程并完成图像显示等的方法,在工程研究中有着广泛的应用。结合现行GB 50139—2004《内河通航标准》,介绍数值模拟研究在桥梁净空尺度论证中的应用,为桥梁通航参数的确定提供科学依据。     

局部模型在工程潮流数值模拟中的应用

根据局部模型的形式和特点对其进行了归类分析 ;通过两个工程实例对局部模型在海岸河口工程潮流数值模拟中的应用进行了探讨和介绍。计算实例的结果表明 ,局部模型的使用既可以减少计算时间从而提高数学模型的效率 ,又可以提高局部海区潮流模拟的计算精度。局部模型在用数学模型手段研究工程潮流问题中起着重要作用     

三维数值模拟在斗湖堤水道护岸工程设计中的应用

在对斗湖堤水道河床演变特性进行深入分析的基础上,建立了三维水流数学模型,根据整治目标和治理思路,对该河段整治方案的效果进行了三维局部定床研究,主要是对工程局部水流流速流态进行计算,并对各流量级下水流强度及切应力的平面分布进行分析研究,给出了工程守护范围内冲刷强度的变化情况,研究成果为护岸工程设计及优化提供参考依据。     

脉动风的数值模拟

工程中为方便研究风对工程结构的作用,通常将其处理成2部分,即一定时间内不随时间变化的平均风和随时间随机变化的脉动风。文中主要研究其脉动风部分,介绍了风的一些基本特征,以及脉动风国内外几种常用的模拟方法,阐述其数值模拟理论,根据所选用的线性滤波法,结合京包铁路分离式立交桥桥址处气象资料,用 MATLAB软件编程模拟脉动风,并得到风速时程曲线,将模拟出的功率谱与目标谱对比其拟合度,结果表明,模拟谱与目标谱吻合度较高,模拟的结果较为可靠。     

数值模拟在船型方案优选中的应用

随着计算机和CFD技术水平的提高,数值模拟所需时间逐渐缩短、准确度逐步提高,利用数值模拟作为一种辅助手段进行方案择优已经逐渐流行。本文利用商用软件对广船国际提供的某油船三种线型进行了设计和结构吃水工况下的数值计算,包括阻力、自航计算,并且根据ITTC推荐规程做了实船尺度下的数据分析;以实船尺度下保持目标航速所需要的收到功率最小为评判标准,通过对该船三个方案线型不同吃水情况下计算结果的比较分析,评价了线型方案的优劣。通过数值模拟结果与物理试验结果的比较分析,验证了本文计算方法可靠性和准确性,也展示了数值模拟在船型方案择优过程中的作用,可以用于综合评价不同方案线型的船舶水动力性能。     

基于 mN LS方程的周期波群非线性演化数值模拟研究

论文基于控制深水复波包络演化的修正的四阶非线性薛定谔方程（mNLS）建立模型,利用离散时间步长的虚拟频谱方法（split‐step pseudospectral method）进行求解,模拟了周期波群的非线性演化,对演化过程中复包络幅值、波面位移、谱成分能量以及模态值的变化进行分析。结果表明：该模型可以有效地模拟周期波群的非线性演化。     

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。     

GMS在某县城北部地下水数值模拟模型中的应用

经过调查研究某县城北部冲洪积扇水文地质条件,通过GMS建立地下水流数值模型,对模型进行模拟校正,模型基本可以反映研究区地下水时空特征,可以用于研究区地下水不同开采阶段的预测,进而为合理开发利用管理地下水资源提供了科学依据。     

ALE方法在燃烧室中的数值模拟研究

在数值模拟中,ALE(Arbitrary Lagrange-Euler)方法是Euler方法和Lagrange方法的结合,既能处理畸变较大的流动,又能准确描述流体内部的运动。本文运用ALE方法对固体火箭发动机燃烧室的流场进行了二维数值模拟计算,流体运动通过原始变量Navier-Stokes方程描述,压力采用Poisson方程形式,运用有限差分的方法对计算区域进行四边形单元的网格划分,在Linux操作平台上编写计算程序,验证了ALE方法适用于固体火箭发动机燃烧室流场分析,为固体火箭发动机的内流场仿真提供了一个直接求解的新思路。     

A second order volume of fluid （VOF） scheme for numerical simulation of 2-D breaking waves

Among all environmental forces acting on ocean structures and marine vessels, those resulting from wave impacts are likely to yield the highest loads. Being highly nonlinear, transient and complex, a theoretical analysis of their impact would be impossible without numerical simulations. In this paper, a pressure-split two-stage numerical algorithm is proposed based on Volume Of Fluid (VOF) methodology. The algorithm is characterized by introduction of two pressures at each half and full cycle time step, and thus it is a second-order accurate algorithm in time. A simplified second-order Godunov-type solver is used for the continuity equations. The method is applied to simulation of breaking waves in a 2-D water tank, and a qualitative comparison with experimental photo observations is made. Quite consistent results are observed between simulations and experiments. Commercially available software and Boundary Integral Method (BIM) have also been used to simulate the same problem. The results from present code and BIM are in good agreement with respect to breaking location and timing, while the results obtained from the commercial software which is only first-order accurate in time has clearly showed a temporal and spatial lag, verifying the need to use a higher order numerical scheme.     

潮流泥沙数值模拟在潍坊港规划中的应用

将潮流泥沙数学模型应用于潍坊港总体规划方案比选研究。采用MIKE21软件建立潍坊港二维潮流泥沙数学模型,对总体规划的各项方案进行水流、地形冲淤、航道回淤等方面的数值计算,并进行方案间的比较分析。研究结果表明,各方案工程实施后流场无明显差别,周边地形冲淤变化不大且差别较小;航道回淤是该区域规划方案选择的关键因素,整体发展方案明显优于分离式方案;经多方面考虑离岸岛堤式方案尚不可行。     

基于离心试验和数值模拟的加筋高陡边坡综合分析方法

以重庆港某码头工程陆域加筋边坡为原型,采用离心模型试验和数值模拟相结合的综合分析方法,研究加筋高陡边坡的加筋机理及稳定性。离心模型试验结果表明：加筋边坡与无加筋边坡的破坏模式不同,无加筋边坡坡肩垮塌,而加筋边坡在1/6~1/3边坡高度处出现应力集中;边坡填料尤其是边坡中、下部填料的强度性质对边坡的安全系数起决定性的作用,如果仅将边坡上部变为强度较低的填料,加筋边坡安全系数变化甚小。数值分析方法先进行离心模型试验验证,再用于分析计算原型加筋边坡的安全系数和应力位移场分布,保证了数值分析计算结果的正确性,研究成果为设计提供了技术支持。本研究方法可作为研究加筋边坡工程或其他岩土工程参考。     

废旧轮胎加筋土高陡海堤数值模拟分析

将废弃轮胎利用到水运工程海堤建设中,通过通用有限元软件ADINA对在浪荷载与水荷载共同作用工况下轮胎加筋土高陡海堤与未加筋海堤σ(应力)-ε(应变)状态进行对比分析,通过数值模拟应用实例可以看出:轮胎加筋土海堤不仅σ(应力)-ε(应变)明显减小,而且达到了轮胎废弃物的二次利用,是一种实用简单可行的方法。     

基于数值模拟的半潜式钻井平台附加质量研究

为了较为完整地明确计算钻井平台影响附加质量的因素,以及附加质量之间的关系,文章主要基于数值模拟计算的方法,通过水动力分析软件AQWA求解平台36个附加质量分量,通过与数学模型计算对比分析得到相应的结果。从AQWA分析得到的视图中可知,平台的附加质量分量随波浪频率的变化而变化;在横荡方向的附加质量由小到大依次为型一、型二、型三平台,与平台在xoz平面内的面积投影大小关系对应,而纵荡方向附加质量基本与平台在yoz平面内的面积投影大小关系对应;通过公式计算的附加质量分量与数值模拟的独立附加质量分量数高度一致。得到平台的附加质量大小与波浪的频率有关;平台在坐标平面上的投影面积大小能在一定程度上反应出附加质量的大小;36个附加质量分量中有21个是独立的。     

长江口白茆沙河段航道整治方案初步研究

通过河势分析,总结了长江口白茆沙河段近期河势演变特点,指出了不利于航道发展的因素。为解决存在的问题,提出了整治方案的思路和目标,建议采用护滩工程,固守白茆沙沙头,稳定白茆沙沙体,适当增强南北水道动力条件。利用上海河口海岸科学研究中心自主研发的二维潮流数学模型,针对提出的整治方案进行了动力模拟计算,从动力场的角度分析了工程方案的效果。计算结果表明,白茆沙护滩堤能够有效地护住沙体,保护沙体的完整性,且使得两水道的落潮动力有所增强,可以达到工程的治理效果。     

舰载导弹烤燃数值模拟研究

介绍了舰载导弹发射舱相邻舱室起火时火源对舱内导弹的烤燃研究方法,分析了影响烤燃过程的各种因素,建立了一般烤燃传热数学模型,模拟计算了某型导弹烤燃时间—温度的变化过程。提出了改进发射舱内热安全性设计的具体建议,具有工程应用价值。     

人员撤离仿真及其在船舶设计中的应用

在紧急情况下确保船上人员及时撤离是船舶安全性的最后一个环节,较好的方法是在船舶总体设计阶段进行撤离分析验证。基于《新客船和现有客船撤离分析指南》提出的高级撤离分析方法,对人员撤离仿真的概念、原理、特点作简要介绍,并通过实例说明其在船舶设计中的应用。旨在为船舶设计人员进行撤离分析提供参考,为提升船舶的安全提供建议。     

基坑支护设计案例的数值模拟

工程中常用灌注型排桩作为基坑的支护结构,常用计算工具为理正深基坑软件。万年复线船闸基坑支护结构不具备常规拉锚条件,采用帽梁做成“L”形拉锚,且基坑开挖底高程有较大变化,其三维特性明显,采用理正深基坑软件计算将不准确。基于ABAQUS软件,模拟结构与土的相互作用,并对计算成果进行分析,对类似工程项目的设计具有借鉴意义。