桩承台桥墩基础局部冲刷数值模拟研究

为研究桩承台桥墩基础局部冲刷机理及其局部冲刷影响特性,本文采用CFD软件建立三维水沙动力模型研究了矩形与梯形承台桩承台桥墩基础在不同承台高程下的局部冲刷特性。同时,采用HEC-18公式对矩形承台桩承台桥墩基础局部冲刷深度进行计算。研究结果表明：不同承台高程下将影响桩承台桥墩基础最大局部冲刷深度,且不同承台形状对周边水流产生不同的影响,说明承台在桩承台桥墩基础局部冲刷中具有举足轻重的作用,而HEC-18公式计算结果同样说明随着承台高程向泥面靠近,承台部分对局部冲刷深度贡献增大,且梯形承台桩承台桥墩基础增加及影响更为显著。     

海上多边形筒形基础局部冲刷数值模拟研究

基于CFD方法建立海上风电基础三维冲刷数值模型,研究单向流作用下海上风电基础局部冲刷特性。首先,通过所建立数值模型计算1:20比尺下的海上风电筒形基础的局部冲刷深度和尾涡绕流,并与相同比尺下的物理模型试验进行对比,结果吻合较好。进而,针对实际海况下的多边形筒形基础开展原型尺寸下的局部冲刷数值模拟,得到了冲刷平衡状态下多边形筒形基础周围各测点冲刷深度时程曲线和床面等高线,研究结果可为类似海上风电基础周围冲刷防护提供技术参考和工程借鉴。     

三峡下游非恒定流的数值模拟

对三峡坝区下游的黄陵庙至南津关长约28.5 km的河段进行了一维和二维非恒定流数值模拟。文中采用Presimann四点偏心隐式差分求解一维非恒定流,采用正交曲线坐标系下二维水深平均数学模型进行二维非恒定流计算。根据实测资料,由河段上、下游的黄陵庙、南津关(二)水位站测定的水位过程给定水位边界条件,通过河段中的莲沱、石牌、平善坝水位站的实测水位过程以及黄陵庙(陡)水文站实测的流量过程进行模型验证,结果表明一维和二维数模计算出的水位、流量过程与实测值符合良好。由于二维计算时间远大于一维,因此在拟定和优化三峡—葛洲坝联合调峰运行方案时可主要采用一维非恒定流模型,在某些工况下,因通航限制而需要限定局部河段流速时可采用二维非恒定流模型。     

阶梯形丁坝局部冲刷特性数值模拟*

阶梯形丁坝局部冲刷特性研究对河道整治工程方案设计具有重要意义。应用平面二维水流泥沙数学模型,研究来流条件及丁坝尺度对阶梯形丁坝局部冲刷的影响。结果表明：在清水恒定流作用下,冲刷达到平衡所需历时主要受来流条件影响,而受丁坝几何尺度的影响相对较小;随着弗劳德数Fr的增大,冲刷坑面积A、最大冲深hs总体均呈线性增加,Fr≤0.565时平均冲深 随Fr增长较慢,Fr＞0.565时 随Fr增长相对较快;一级丁坝高度、二级丁坝长度对局部冲坑形态及冲深发展的影响具有一定的等效性;hs与 均随一级丁坝相对高度ψ的增加而增大,当ψ＞0.7时其增幅趋于平缓。     

海底子母管线在规则波作用下的数值研究

采用三步有限元法离散N-S方程,建立了数值波浪水槽模型。数值研究了规则波作用下海底子母管结构的水动力特性。对海底子母管线所受波浪力的数值结果与物模实验结果进行比较。基于该数值模型,还考察了不同的子母管间相对缝隙G/D(0.1,0.25,0.5,0.75)对海底子母管线水动力特性的影响。分析得到了不同G/D下海底子母管线的涡脱落特性以及管线水动力系数随G/D的变化规律。结果表明,数值结果和实验结果吻合较好,该数值波浪水槽模型可用来计算波浪作用在海底子母管线上的水动力。关于不同G/D,得到了2种不同的涡脱落模式,在G/D较小(0.1,0.25)时,为"反相同步脱落"模式,在G/D较大(0.5,0.75)时,为"同相同步脱落"模式。     

数值模拟中海床临界冲刷切应力的计算方法

针对目前计算海床临界冲刷切应力公式适用性不强的问题,文章从实测资料出发,借助于波流共同作用下的泥沙数学模型,提出了一种经过验证的计算海床临界冲刷切应力的通用性方法。该方法不需要大范围的海域泥沙实测资料,其适用性相对较强,且能在一定程度上很好的保证海床临界冲刷切应力的连续性,减少人为随意的手动调试。     

丽水36-1终端至交付点输气管线工程海床冲刷研究

利用已有大量实测资料对工程海域的水动力泥沙环境及工程海域特别是海底管线路由位置的海床稳定性进行了研究。建立了工程海域考虑波浪作用的二维潮流泥沙数学模型,对考虑周围近期及远期工程建设影响下的滩面冲淤进行了计算,并给出了最终的冲淤分布。     

深水群桩基础冲刷防护设计

介绍苏通大桥主塔墩基础冲刷防护工程的平面布置和结构设计,并对主要设计参数的确定进行了讨论.     

九江大桥桥墩冲刷机理分析及防护对策

桥墩基础冲刷是近年河口及沿海地区桥梁普遍存在的问题,本文结合九江大桥工程实际,介绍桥墩基础冲刷机理及防护措施     

燃烧室外冷却热防护数值模拟研究

本文建立了夹套式外冷却燃气发生器燃烧室热防护的CFD数值模拟模型,并用该模型对影响热防护效果的各因素进行了研究。用有限容积法离散二维轴对称N-S方程,用标准k-ε模型模拟湍流,用可压缩耦合求解器求解控制方程。研究了燃烧室内壁材料热导率、燃烧室内壁壁厚以及冷却水流量对热防护效果的影响。结果表明材料热导率对热防护效果的影响较大,高热导率的材料能够明显降低燃烧室内壁壁温和温度梯度;当燃烧室内壁为高热导率材料时,壁厚和冷却水流量对热防护效果的影响相对较小。     

高防护等级海堤越浪的数值模拟

以福建省泉州市的某高防护等级海堤设计为依托,在已完成的物理模型研究结果基础上,尝试采用Flow3D软件建立数学模型,进行模拟越浪量研究,对防浪墙顶高程的合理性进行分析,并对不同形式的海堤护面结构进行数值模拟研究。该数值模拟方法具有较大的工程应用价值,可为今后在其他海堤工程设计中提供一定的参考价值。     

含初始缺陷海底管线整体屈曲的分析与数值模拟

海底管线是海上油气输送的基础设施。海底管线在制造和铺设过程中由于人为因素或海床的不平坦产生局部的弯曲变形,称为几何初始缺陷,几何初始缺陷是海底管线发生整体屈曲的主要诱因,其变形形态可归纳为单拱对称模式和双拱反对称模式。论文综合运用模态分析法和显示动力法模拟含缺陷管线在温度应力作用下的整体屈曲,并将数值模拟的结果同经典解析解进行了对比。     

海底振动管道局部泥沙冲刷数值研究

文章基于迎风有限元方法,对流动方程和泥沙输运方程进行求解,建立起振动管道与泥沙冲刷的耦合运动模型。模型中通过SST k-ω湍流模型对湍流效应进行模拟;管道振动和海床变形引起的不确定边界通过ALE方法进行实时追踪;模型考虑了悬移质输沙率以及推移质输沙率对底床变形的影响作用。数值模型首先与其他已发表的数据进行了比较,表明文章所建立的振动管道局部冲刷程序能够对冲刷深度进行较为准确地预测。文章利用所建数值模型进一步对海底振动管道局部冲刷问题开展了数值研究。相关数值分析结果表明:相对于固定管道的情况,管道振动对局部冲刷有较大的影响作用,管道的振动使管道局部最大冲刷深度增大,管道后方冲刷范围变宽,最大冲刷深度位置后移。     

海底管线附近底床侵蚀平衡剖面的湍流数值模拟

本文建立了模拟海底管线附近底床侵蚀平衡剖面的垂向二维数学模型.对其中的三个关键性问题--复杂边界下的湍流场计算、泥沙底床侵蚀动边界平衡剖面的确定--分别采用有限元数值方法求解改进的κ-ε双方程湍流模式、预网格剖分的边界拟合技术和基于壁面律计算剪切应力结合泥沙临界起动切应力准则进行判别的方法进行处理.为检验数学模型的可靠性,文中将数值模拟结果与实验资料进行了对比,结果显示:本文建立的数学模型能够比较准确的模拟出侵蚀平衡剖面的形态并揭示了侵蚀发生的机制.同时也表明经Shih等改进的κ-ε湍流模式适合于海底管线附近湍流场的数值计算;预网格边界拟合技术是处理复连通域下活动边界问题的有效方法;管线附近泥沙底床的侵蚀平衡剖面主要受底床附近切应力的控制,临界起动切应力判别准则在该问题中的应用是合适.     

非恒定流下桩群绕流局部冲刷试验

水流经过桩群时,桩前会出现下降水流和马蹄形漩涡,显著增加水流的挟沙能力与输移能力。本文基于非恒定流桩群绕流局部冲刷水槽试验,研究非恒定流下桩群绕流的局部冲刷分布以及最大冲刷深度;通过计算流体力学软件Flow 3D对水槽试验进行模拟计算仿真,研究非恒定流下桩群绕流局部冲刷发展过程。研究表明：上游单桩的冲刷范围为桩前2D（桩径）至桩后1D,桩外侧2.5D至桩内侧1D;下游单桩的冲刷范围为桩前1D至桩后1D,桩外侧1.5D至桩内侧1D,且桩群各个区域的横向冲刷断面也有差异;最大冲刷深度和冲刷体积随时间呈对数形式增加,直至达到冲刷平衡状态,且20%的时间局部冲刷可完成冲刷平衡时的50%,50%的时间可达到冲刷平衡的80%。     

基于Flow-3D垂直射流冲刷数值仿真技术研究

通航浅水区域的水下生产系统可采用沉箱进行防护,沉箱上方回填一定的土体,检修时需将回填土利用非接触式挖沟机冲开。建立三维射流冲刷数学模型是研究防护装置回填土冲开的一项基础性工作。文章利用Flow-3D建立了三维射流水动力与泥沙冲刷模型,并采用清水射流试验数据和射流冲刷试验数据对模型进行验证。数值模拟结果表明,所建立的模型可以较好地反映喷管下射流的水动力条件、泥沙运动与冲刷坑的发展变化规律。随后,将模型应用于检修工况下防护沉箱上方回填土的射流冲开研究,研究表明目前挖沟机的射流强度足以满足回填土厚1 m时的检修工况。     

抛锚拖曳影响分析及海底石油管线防护

文章对船舶抛锚拖曳的影响进行了力和距离分析,并就海洋石油勘探开发中海底石油管线的安全防护,提出了防护措施和建议。     

基于FLUENT的柴油机喷油嘴的冲刷腐蚀仿真计算

高压、高喷射速率条件下流体对喷油嘴的冲刷腐蚀问题更加凸显,给柴油机工作的可靠性提出了挑战。应用计算流体力学方法建立气液两相流综合数学模型,借助FLUENT软件对喷油嘴内流体进行数值模拟分析,结果表明选择较大长径比的可缓解冲刷腐蚀。结果可为柴油机喷油嘴结构优化和性能改善提供重要参考。     

双向流桥墩局部冲刷计算分析

文中针对潮流作用下的桥墩冲刷深度进行分析探讨,通过对闵浦三桥水中墩的局部冲刷深度进行计算分析,选取较为合理的局部冲刷深度作为双向水流作用下的桥墩局部冲刷深度,为工程设计施工提供参考。     

海底管线附近底床侵蚀稳定性的湍流数值模拟判别

本文基于粘性流体理论采用NEW K-ε双方程湍流模式对复杂底床形态情况下的海底管线附近流场进行了数值模拟,计算结果显示NEW K-ε湍流模型能够较好的模拟出管线后方的涡旋以及分离、脱落趋势.在流场数值模拟结果的基础上,本文进一步计算了管线附近底床的壁面剪切应力,并结合相应的泥沙临界起动切应力判据对其进行了侵蚀稳定性判别.稳定性分析结果与已有成果的比较显示本文的方法正确、可靠并具有能够揭示侵蚀机理和细微部位侵蚀情况等优点.同时,本文也对管线附近底质具有粘性特征以及固结作用的情况进行了有益的探讨.