波浪数值模拟的工程应用——某渔港港区波浪场整体数学模型研究

波浪是海岸及近海工程中非常重要的因素,对海岸建筑物的建设起到决定性的作用,研究波浪在近岸和港区的传播有非常重要的意义。波浪由外海向近海岸传播过程中会发生折射、绕射、反射、浅水变形、底摩擦、能量耗散、共振及波浪破碎现象,可以通过数学模型来模拟这些现象。缓坡方程包括非线性和色散性,能够综合各种因素提出适合近岸波浪传播变形的缓坡方程。在实际工程应用中,通过对防波堤的走向、口门位置进行了多方案比较,并通过整体模型试验结果选出了最佳平面布置方案。     

北戴河西海滩养护工程海域潮流场数值研究

针对秦皇岛北戴河西海滩养护计划评价的需要,采用Delft3D-Flow建立工程区海域潮流模拟研究的数学模型.通过对大区域范围内5个测站流速、流向的验证,将计算所得参数运用于嵌套在其内部的小范围海域设计方案下潮流场的模拟.结果表明通过在海区岬角处修建突堤和修筑离岸潜堤工程会显著减小工程区内潮流速度,有利于养滩的形成和稳定.     

防波堤平面布置对建设用海区波浪场影响的数值模拟

为研究燕窝山工程海域在不同的防波堤平面布置下的波浪场分布特征,应用波作用守恒方程和Boussinesq方程建立了大、小范围的波浪数学模型对工程区附近海域的波浪场进行数值模拟,统计并分析工程前后防波堤附近波浪特征站位的波要素。基于防波堤基本布置方案1,改变防波堤的长度和轴线角度,根据不同平面布置下的防波堤对波浪的掩护效果进行比较分析。结果表明,综合考虑防波堤附近波浪场的变化特征、防波堤特征站位波要素的变化及防波堤的有效掩护面积3个方面,将防波堤轴线以两段堤相交处为圆心逆时针旋转8°,并将直堤向东侧延长100 m,即方案2为优选方案。     

某船用柴油机SCR 反应器含氮化合物的浓度场特性

建立了船用柴油机SCR (Selective Catalytic Reduction,选择性催化还原) 系统模型,研究了船用柴油机在1000 r/min、75%负荷工况下,SCR系统含氮化合物（HNCO、NH3、NO、NO2）的浓度场特性。研究结果表明：HNCO水解是尿素SCR系统产生NH3的重要来源,其水解速率远高于NO、NO2、NH3的反应速率;在SCR前端,随时间的推移,NH3浓度先升高再急剧下降至稳定状态,在中后端则呈现相反的现象;NO、NO2在SCR前端基本不反应,在SCR中后端,随着时间的推移,基本呈先降后升的趋势;HNCO、NH3、NO、NO2在典型横截面的浓度分布均呈不均匀的“十”字形分布,且大都呈现截面中心及边界中线周围浓度较高、截面四个对角浓度较低的分布规律。     

带全附体潜艇尾流场的数值预报研究

本文在人工可压缩性方法得到的不可压缩守恒型Navier-Stokes方程的基础上,引入高精度的三阶基本无振荡格式（ENO）及通量分裂形式的LU分解方法,对某潜艇模型全附体的尾流场进行了数值模拟,取得与实验基本一致的结果。     

某散货船机舱火灾中轰燃现象的数值计算与分析

利用守恒方程及非线性原理,在考虑辐射换热、对流换热、压力变化的情况下,建立了某散货船机舱火灾中轰燃现象的数学模型.运用四级四阶Runge-Kutta方法进行了数值求解,并对轰燃发生的时间t、碰撞因子、舱内空气消耗等进行了计算分析.结果表明,在t=100 s时发生轰燃,随后系统进入稳定状态,碰撞因子变化趋缓,舱内氧气浓度由快速下降逐渐进入缓慢衰减状态,且在200 s之前,氧气浓度降至10%.在121 s和50 s后,CO2和CO浓度分别增加到3%和1.3%.同时对模型进行了可靠性分析,结果表明,模型对船舶机舱火灾中人员的逃生具有重要的意义.     

铁基湾围垦工程对潮流泥沙影响的数值计算与分析

为研究铁基湾围垦工程对邻近水域潮流泥沙运动的影响,以东冲口为控制断面建立了三都澳海湾平面二维潮流数学模型。采用分布在主要汊道上的7条垂线的同步水文测验资料进行验证,结果表明模型较好地复演了三都澳海湾复杂的水流流态。在此基础上,计算分析了4种围垦工况下的潮流场、主要汉道潮量与分流比的变化,以及围垦所致的湾内泥沙年淤积强度、最终淤积厚度和淤积平衡时间。研究成果为铁基湾围垦工程的规划和设计提供了科学依据。