有限体积法在一维平底溃坝问题研究中的应用

以一维平底溃坝问题为例,讨论了有限体积法的应用。从溃坝基本方程入手,采用Roe方法计算界面数值通量,采用空间一阶、时间二阶格式（预测校正二步格式）计算溃坝问题,得到了满意的结果。     

洋浦港潮流场数值模拟

基于非结构网格下的有限体积法,运用SIMPLE算法和动量插值方法求解二维浅水方程,建立了河口潮流的水深平均二维浅水数学模型,在对模型进行大、中、小潮验证的基础上,对洋浦港LNG接收站码头工程实施前后的潮流场进行了数值模拟研究。研究表明:建设LNG码头前后海域的流场没有明显的变化,对附近海域潮流运动的影响很小。     

溃坝流动的有限元数值模拟

利用有限元(FEM)、大涡模拟(LES)和流体体积法(VOF)对溃坝流动进行了数值计算,并与实验结果进行了对比.结果表明,该方法能够准确模拟出溃坝过程的水流运动情况.由于该数值模型是基于有限元方法,因此对复杂边界具有较强的适应能力;文中对自由表面的模拟采用CLEAR-VOF进行捕捉和重构,使得非结构化网格可以应用到自由表面问题的数值模拟中;同时大涡模拟也被集成到该模型中,这为处理复杂湍流流动问题提供了更为可靠的保证.本文的工作为进一步研究复杂边界条件下带有自由表面的湍流流动问题奠定了基础.     

回流区水流运动二维数值模拟

建立了基于无结构网格有限体积法的平面二维水流数学模型.数值方法上,采用有限体积法离散方程,并采用基于黎曼解的Osher格式计算有限体积界面通量:采用三角形单元对计算区域进行剖分;提出了一种确定紊动黏滞系数的方法.用此模型对平面上突扩引起的回流区竖轴环流进行了模拟,流速断面分布的计算结果与实测结果接近,再现了因主、副流剪切层不稳定引起的涡脱落、涡向下游输移以及被竖轴环流吞并的过程,预报了回流区的水面共振现象.     

SWAN波浪模型在黄河三角洲海域的应用

为了能够在我国的黄河三角洲海域更好地应用考虑绕射作用的最新版本40.51的SWAN(Stimulating Wave Nearshore)模型,将适用于我国海域特点的文氏谱加入到该模型中,并且利用大连理工大学港口、海岸及国家重点实验室所作的波浪在双突堤传播变形的实验数据以及没有考虑绕射作用的SWAN以前版本的模型在黄河三角洲的数值模拟结果分别进行了验证和分析。结果表明:该模型的数值结果与实验数据趋势基本吻合;在波影区,波高与以前的SWAN模型相比平均高出0.1～0.3 m不等。     

南黄海辐射沙脊群海域三维水动力数值模拟

基于无规则网格的有限体积海岸海洋模型(FVCOM),建立适用于辐射沙脊群海域的三维潮流数学模型。为了更好地贴合不规则海岸边界,平面采用三角形网格剖分,垂向采用σ坐标进行模拟。结果表明,模型的计算值与观测值吻合良好,较好地反映了研究海域流场的时空分布特征。整个海域流场由南、北两股潮流向弶港辐聚辐散,各深槽流速较大而集中,流向与深槽走向十分一致;弶港以北,表、底层余流方向都是从南到北的沿岸流,南部海域的近岸余流有逆时针的旋转流,近深槽余流大都指向深槽。     

幂律非牛顿流体在偏心圆环管中流动和传热的数值计算

以剪切应力符合Ostwald-de Waele关系式的幂律非牛顿流体为研究对象。针对幂律非牛顿流体的表观黏度随剪切速率变化且计算过程有别于牛顿流体的问题,运用基元中心法对非线性粘性系数进行离散。采用有限体积法对幂律非牛顿流体在偏心圆环管中的充分发展层流流动和传热进行数值计算。计算结果表明流体的幂律因子对流动的影响较大,但对传热的影响受到到偏心率的影响。流道偏心会引起圆环通道内速度和温度的周向分布不均匀,且偏心程度越严重,周向分布不均匀性越强烈。     

非淹没丁坝三维绕流数值模拟

通过应用非线性三维紊流数值模型,并采用有限体积法对模型控制方程进行离散,对非淹没丁坝绕流进行数值模拟仿真分析,给出了三维流场、压力分布场、剪应力分布场等信息,计算结果均基本符合非淹没丁坝绕流的实际情况,结果表明该非线性模型是可取的,数值模拟结果具有一定的可信度.     

绕船体自由面周围三维粘性流场的数值模拟

本文采用有限体积法通过求解不可压缩的雷诺平均(RANS)方程数值模拟了包括兴波的三维船体周围的粘性流场,湍流模式使用了子网格尺度模式(SGS)和Baldwin-Lomax模式相结合的混合模式.对于自由表面的处理,采用了任意拉格朗日-欧拉方法,网格为不仅与物体表面贴体,而且与自由表面贴体的动网格,即随着自由表面的变化要不断地重新划分网格.虽然此方法需要很长的计算时间,但能较好地描述船体的兴波情况.本文计算了系列60船模在Fn=0.316,Re=1.9×106时带自由面的粘性流场,计算结果与试验结果吻合较好.，An finite - volume method solving of incompressible RANS Equations is developed for the numeri-cal simulation of three - dimensional viscous flow with free - surface about a ship. A hybrid turbulence mod-el by combining the sub - grid scale (SGS) model and the Baldwin- Lomax model is used in this pa-per. The arbitrary - Lagrange - Euler formulation is devised for the treatment of free surface boundary condi-tion. The boundary - fitted coordinate system is fitted not only to the ship hull surface but also to the freesurface, so the computational grid is regenerated to follow the free surface deformation. Although this methodneeds spend much longer computational time, but it can fairly display wave pattern made by a ship. The nu-merical simulation has been carried out for viscous flow with free surface past Series 60 ship hull at Fn =0. 316, Re = 1.9 × 106. The computed results are in reasonable agreement with experimental measure-ments.     

连云港旗台防波堤工程二维潮流泥沙数值模拟

以连云港旗台防波堤为研究背景,基于非结构网格有限体积法建立二维潮流泥沙数学模型,研究旗台防波堤建成前后港区附近潮汐、潮流与悬移质含沙量的变化,以期为日后连云港港口开发建设提供技术支持。研究认为,旗台防波堤的建设完成后,港区内外潮汐特性基本不变;港区内潮流呈减弱趋势,防波堤口门处潮流增强,防波堤内侧港区形成明显的回流区域;港区外侧高含沙量水体向外海移动,港区内最大含沙量整体降低。     

甘肃黄河渡口安全监管

文中对甘肃黄河渡口加强安全监督管理进行探讨,借鉴长江下游渡口渡船安全监督管理方式和方法,提出加强安全监督管理意见和建议。     

黄河石坪至河津段工程地质特征

从地貌、地质构造、地层、地震及有关地质现象等方面,介绍黄河石坪（乡守县）至河津（大石咀）段工程地质状况,对该河段在航运开发工作中的问题提出初步意见。     

京杭运河穿黄及黄河北航道走向探析

近年来,京杭运河黄河以北段复航呼声越来越高,京杭运河穿黄及黄河北山东段走向成为目前需要迫切解决的问题。本文通过对东平湖周边防洪工程现状分析,提出了穿黄位置、穿黄方案及穿黄线路走向;根据黄河北河系水网布置,提出了京杭运河黄河北山东段航道初步走向,为京杭运河黄河以北段复航工程提供技术参考。     

黄河三角洲滩海油田岸滩防护方案探索

针对飞雁滩油田的岸滩侵蚀情况提出几种岸滩防护设想并确定防护方案.该方案充分利用自然力,通过人为干扰促使防护区外泥沙起动,借助海上潮流使高含沙海水流经防护区,实现岸滩蚀退的快速防护.     

黄河什川吊桥滩河段航道整治方案研究

什川吊桥滩是黄河大峡库区内主要碍航滩险之一,严重影响通过该河段船舶的安全航行。在明确其碍航特性的基础上,结合河工模型试验研究,对比分析不同方案整治前后河段的通航水流条件,确定采取浅区挖槽和深沱筑潜坝相结合的措施进行整治。工程实施后航道条件得到明显改善,整治效果良好,可为类似滩险的整治提供参考。     

黄河下游河南段航运开发对策研究

通过分析黄河下游航运的历史和现状,结合黄河下游河道调水调沙实践,探讨了黄河下游通航的主要问题,并提出了黄河下游通航的对策。黄河水系的航运历史悠久、曾经十分发达,后来由于黄河天然径流量的大幅度减少、泥沙含量剧增,大量泥沙沉积于河床,航运受到很大影响,特别是受黄河防汛和闸坝影响,黄河航运发展较慢,与公路、铁路运输相比,水运发展滞后。因河势险恶、部门沟通不足、建设资金短缺等原因,目前黄河河南段只有库区和部分区间通航,通而不畅,未构成水运通道,水路运输的优势也未能体现。分析表明:只有河道治理与航运开发等部门统一规划、密切协作,优化水沙调控方案,进一步稳定河势、束水攻沙、固定中水河槽、改善通航条件,才能实现黄河下游河南段全线通航。     

新工程条件下天津港区水流及潮汐特征值变化预测分析

采用二维潮流数学模型,对天津港北港池开通和导堤延伸方案实施后港内流场及港区潮汐特征值变化进行了研究。结果表明,工程方案的实施对港内潮汐特征值影响较小;导堤延伸形成的新港区口门处存在环流,环流范围大、持续时间长,容易在口门内区域形成泥沙淤积;港内其他部分基本呈往复流,流速较小;港内清水线位置外移至东突堤附近,西港区和北港池由于水体泥沙含量较低,泥沙淤积较轻;北航道与西航道交叉处在涨潮转落潮的一段时间内形成环流,有可能在此处形成泥沙淤积。     

赤湾突堤延长工程潮流数学模型研究

使用TK-2D软件建立了基于不规则三角形网格的伶仃洋整体二维潮流数学模型和赤湾附近局部二维潮流数学模型,根据现场实测资料对模型进行了验证。在验证的基础上,对赤湾突堤延长工程实施后造成的流场变化进行了模拟研究。研究结果表明:赤湾突堤延长工程实施后,流场变化仅限于工程附近;9#～13#泊位的涨落潮流速和流向基本不变;延长段堤头东南侧涨落潮流速呈减小趋势,延长段堤头西南侧涨落潮流速呈增加趋势;赤湾内涨落潮潮量不会变化;从对周围潮流场的影响角度考虑,赤湾突堤延长工程是可行的。