孙东坡弯道环流公式改进*

孙东坡弯道环流流速公式结构简明、形式合理、不受卡门常数影响,且与实验室资料有良好的拟合性。但在横比降的计算和普朗特紊流切应力的构架方面存在着缺陷,使得公式不能很好地反映出粗糙床面的实际情况。针对上述问题,引入与实际情况相符的罗索夫斯基横比降公式,重新构架了普朗特紊流切应力方程。改进公式不仅改善了原公式中存在的问题,而且计算值与实测值吻合度非常好,可应用到实际的弯道流速计算中去。     

弯道横向环流试验及分析

文章阐述了弯道横向环流的形成机理,建立了180°矩形断面弯道的概化模型,据此来分析弯道水流环流的流态特征。根据环流强度在不同剖面的沿垂线分布情况和等值线图,分析了弯道环流强度。通过流场在弯道各种断面的情况,得出的弯道环流特性可为相关的理论研究及工程实践提供理论基础。     

弯道水流环流结构的试验研究

建立了弯道水流概化模型试验,利用ADV对三维流速数据进行了采集.通过对弯道水流流速的分析统计.对弯道环流沿程变化和分层结构进行了初步研究.结果表明,环流结构在弯顶前后呈现出不同规律,并且存在沿水深上下分层的现象.研究为进一步深入探讨弯道水流特性奠定了基础.     

河道断面垂线平均流速横向分布计算的简易数值模型

本文根据紊流剪切力传递补原理,利用天然河道恒定渐变流动力平衡方程,建立了一个简易的差分数值解模型,籍以推求断面垂线平均流速的横向分布,该模型对若干河道断面垂线平均流速模向分布的模拟结果与实测值吻合良好,为河道水力计算提供了一种有效的实用办法.     

基于OpenFOAM的礁坪上波浪底部切应力数值模拟研究

文章基于OpenFOAM的两相流求解器OlaFlow建立了考虑壁面函数边界条件的礁盘地形数值波浪水槽，利用礁盘地形上波浪传播物模试验结果验证了所建数模的可靠性。通过验证后的模型进行了不同入射波要素和水深条件下波浪在礁盘地形上传播的数值模拟，分析了波浪底部切应力在礁坪上的沿程变化，以及相对水深、入射波高和波周期对波浪底部切应力的影响。结果表明：随着礁坪上相对水深的增大，向岸和离岸切应力呈减小趋势；随着入射波高和周期增大，向岸和离岸切应力呈增大趋势；向岸切应力最大值主要出现在礁缘后方，随入射波周期增大，向岸切应力最大值出现位置向礁缘后方移动；离岸切应力最大值主要出现在礁缘处。     

横向载荷作用下小水线面双体船结构校核与优化

采用有限元仿真方法对一艘新型小水线面双体船进行强度校核,研究该船形在横向载荷作用下的结构强度和应力分布特性,进而给出结构优化设计方案,在确保结构安全的基础上达到严格控制重量的目的,形成的校核流程方法及优化设计方案可为同类船舶提供设计与校核指导。     

轴向荷载作用下K型管节点焊缝周围应力分布的参数公式

应用分区产生网格的方法产生了K型节点的有限元模型,计算了在轴向荷载作用下K型节点焊缝周围的热点应力分布情况,并与相关试验结果进行对比分析,验证了所提出的有限元模型的可行性和准确性。通过对1152个K节点模型分析,研究了几何参数对K型节点焊缝周围热点应力分布的影响,发现在几何参数取不同值时热点应力的分布随几何参数的变化发生改变,而且热点应力的位置也随着几何参数的变化在冠点和鞍点之间移动。并在此几何参数分析的基础上,提出了K型节点焊缝周围应力集中系数分布的参数公式,并对参数公式进行了误差分析。对于绝大多数K节点模型,拟合得到的参数公式所计算的焊缝周围应力分布结果是精确可靠的,所以提出的参数公式为工程中K节点疲劳设计和分析提供了参考方法。     

T型承重轨道局部熔透角焊缝横向裂纹产生的原因及改进措施

带有不锈钢衬板的T型承重轨道采用局部熔透角焊缝,由于焊接施工中未能控制好不锈钢焊缝与碳钢焊缝的合理间距,使得碳钢焊缝中渗入了不锈钢的成份,从而导致了横向裂纹的出现。通过对裂纹产生原因的分析,提出了改进措施,取得了明显效果。     

等壁厚钢管桩横向焊缝应力集中系数的数值模拟

大型海洋工程结构多常用钢管桩,在钢管桩的制作和安装过程中通常会产生环向对接焊缝,由管节偏位引起的环向焊缝应力集中现象是焊缝疲劳热点应力评估和焊缝疲劳安全分析的重要影响因素.通过实用近似分析方法,研究在轴向拉力和平面内弯矩单独作用下等壁厚对接焊缝应力集中间题,得出等壁厚拉弯构件对接焊缝应力集中系数的近似计算公式;根据对钢...     

二度非均匀流流速分布初探

对雷诺(Reynolds)方程进行简化得到二度恒定非均匀流运动方程。考虑到非均匀流垂线剪力分布与均匀流不一致,将其差值称附加剪力。应用布辛涅斯克(Boussinesq)假定,最后获得二度恒定非均匀流垂线流速分布公式。计算与水槽试验实测结果符合良好。     

河道二维数值模拟糙率横向分布研究

糙率是河道对水流阻力大小的描述。文中系统地总结了推求糙率的各种常用方法,分析了糙率沿河道横断面分布的非统一性。采用横断面各个垂线能坡相同的假定原理,利用谢才—曼宁公式,推导出了断面糙率再分配函数。通过点绘多条河流不同河型的不同断面形态的实测水文资料,建立了可应用于平面二维水流数值模拟中阻力沿河宽分布的经验公式,将得到的断面糙率再分配函数应用到对应的河段的平面二维流场数值计算中,计算结果与实测结果吻合良好,解决了计算流速与天然实测流速断面分布不一致的问题,提高了水流二维数值模拟的精度。     

山区河流垂线流速分布类型的分形研究

根据长江上游螃蟹碛至火焰碛水道实测资料,对该河段水流垂线流速分布类型进行归纳;利用分形理论研究了"3"型垂线流速分布,并探讨流量、水位和河道横纵坡降对分形维数的影响。研究结果表明:研究河段垂线流速分布可分为"3"型、"反3"型、"C"型、"反C"型、"1"型、"S"型、"7"型、"反S"型和"类指数"型,其中"3"型流速分布出现频率最高;"3"型垂线流速分布呈一阶累计和变维分形,其实质上是对数流速分布在多种因素作用下发生偏离的结果;垂线流速分布的分形维数与流量、水位和坡降成正相关,但三者对分形维数影响不大。     

徐圩港区环抱式港池最大流速研究*

在利用潮流数学模型对连云港港徐圩港区防波堤工程方案进行比选优化时,发现港区内涨潮最大流速是决定方案能否成立的关键指标之一。经过分析认为,港区内涨潮最大流速与港区水域面积、防波堤口门过水断面面积有关,此外还受涨潮潮差和涨潮历时的影响。根据潮流数学模型的计算结果,拟合了港区内涨潮最大流速计算的经验公式,相关性较好,计算精度较高,可以用于徐圩港区防波堤工程方案的初步评估。     

内河挖入式港池回流流速分布规律初探

通过对挖入式港池的试验研究,归纳总结回流横轴断面上影响垂线平均流速的因素,表明流速横向分布规律服从二次曲线分布;提出回流横轴断面上垂向流速分布沿横向位置从回流流入部分到回流流出部分从二次曲线分布渐变为直线分布的规律。     

一种快捷计算锚地锚位数量的通用公式

现有的锚位计算公式仅适用于待泊锚地的锚位数计算,且当平均泊位利用系数P大于0.8时计算结果将出现较大偏差。对于候潮、避风等锚地,目前尚无较好方法用于计算。结合实际工作需要,研究了较为通用的锚地规模计算方法并编程实现快捷计算。     

Improved formula for estimating added resistance of ships in engineering applications

The authors previously introduced a semi-empirical formula that enabled fast estimation of the added resistance of ships in head waves, and in this study the formula is further refined for easy use in engineering applications. It includes an alternative ship draft correction coefficient, which better accounts for the wave pressure decay with ship’s draft. In addition, it only uses the speed and main characteristics of the ship and wave environment as input, and has been simplified to the extent that it can be readily processed using a pocket calculator. Extensive validations are conducted for different ship types at low to moderate speeds in various typical irregular sea conditions, and encouraging results are obtained. This relevant and topical research lies within the framework of the recent IMO MEPC.232(65) (2013) EEDI guidelines for estimating the minimum powering of ships in adverse weather conditions, which specify for the use of simple methods in current Level 2 assessment within engineering applications.     

水工模型试验的流速测量方法与数据处理程序

在水工模型试验中,基础数据的准确度与精确度直接关系到科研成果的质量。流速是模型试验中观测的主要数据之一。模型流速的测量方法有许多种,如示踪物法、光电法、声学多普勒法等。光电法是目前水工模型试验中应用最多的流速测量方法。文章所述的模型测杆流速处理程序实现的功能就是计算流速测杆采集流速的平均值并直观地以流速过程线图显示。通过应用于上海国际航运中心洋山港区整体物理模型试验的实践表明,程序采用微调方法,解决了判断涨落潮时存在的问题,提高了水工模型试验工作的精度和效率,为科学决策提供了依据。     

Measurements of threshold values for incipient motion of sediment particles with two different erosion devices

For studies on sediment transport processes experimental data on the erosion behaviour of sediments are necessary. Because of significant differences in experimental setups and subsequently in resulting values comparisons and, where possible, correlations between methods are required. This study presents measurements with two different erosion devices (straight flume and microcosm erosion chamber), which were used for the determination of critical shear stress velocities for sandy submarine sediments and sieved sediment fractions. An approach is presented to convert measured current velocities into shear stress velocities via roughness length values and drag coefficients under hydrodynamically smooth and transitional turbulent flow conditions. The results from both devices show a good agreement and the measured erosion threshold values fit to established correlations between critical shear stress velocity and grain size. In the grain size range below 200 µm results for naturally composed sediments are influenced by effects caused by the silt- and clay fraction. Sieved sediment fractions in this grain size range tend to show lowered erosion thresholds in relation to the Shields' curve.