某陆域形成工程水动力与泥沙冲淤影响数值分析

利用平面二维浅水潮波运动方程和连续方程,结合潮位站实测资料进行验证,得出较为符合实际的流场,对工程附近区域在工程后的水动力和泥沙冲淤影响进行分析。结果表明,工程完成后,对附近海域流场基本没有影响,影响范围仅限于工程周边区域。泥沙冲淤的影响范围为以围填区为中心向北2 km,向西1.2 km,向西南2 km的范围内,最大冲刷0.8 m,最大淤积3 m。     

锦州龙栖湾港区规划水动力泥沙数学模型研究

根据实测水文资料建立锦州龙栖湾港区工程附近海域的潮流泥沙数学模型,对3个规划方案共6种工况进行研究。研究成果表明,对部分海域进行围填,局部流场变化较大,但流速变化超过0.1 m/s的范围较小。各方案航道内淤强差别较大,不同规划方案港池及航道年淤积量在114万耀297万m3之间。综合考虑认为规划方案三更适合港区发展需要。     

仙草潭修造船工程对附近水域影响数值分析

利用平面二维浅水潮波方程,在对实测资料良好验证的基础上,得到舟山海区较为符合实际的流场,并分析了仙草潭修造船工程对周边海区水流、泥沙的影响及污水排放引起的水质变化.结果表明:围堤东南侧及#1码头西北侧流速增大,围堤及码头附近的其余水域流速减小;冲淤平衡后高鳖山码头和材料码头处的最大淤积量可达2.0 m,需根据工程需要进行疏浚,不影响航道及其它码头的正常运营;污染物排放对敏感点几乎无影响,但应坚决避免石油事故排放的发生以保证海区水质.     

长江老海坝段近期河道演变及其影响因素分析

近年来受三峡蓄水及河道整治工程影响,长江下游部分河道边界及水沙条件发生了显著变化,特别是老海坝河段年内冲淤演变剧烈,对河道防洪、航运及岸线利用产生影响。本文采用近15年的地形实测资料,探讨老海坝险工段河床演变特征,并对其影响因素开展研究。结果表明：1)老海坝河段平面变化较小,南岸附近-10、-30 m等深线基本稳定,-50 m深槽范围有所扩大;2)河道横断面形态横向变化小,纵向变化大,呈现向窄深方向发展的趋势;3)老海坝抛石护岸工程的实施,改变不同等深线区间内河床的冲淤变化幅度,加剧了深槽冲淤幅度,其中岸坡附近冲淤变化相对较小,深槽冲淤幅度较大,九龙港—十一圩港段冲淤演变最为剧烈;4)老海坝段-30 m以下深槽冲淤量与上游大通站造床流量呈负相关,同时受河道地质边界条件影响,在弯道水流离心力作用下,河床仍将长期处于被冲刷状态。研究成果可为河势急剧变化区的河道演变及岸坡防护提供参考依据。     

波流共同作用下大连湾海床冲淤变化的数值研究

以大连湾为模拟对象,将波浪场产生的辐射应力及底部剪切应力耦合到潮流运动方程和悬沙输运方程中,采用非结构化网格对计算区域进行剖分,建立波流共同作用下的二维悬沙数学模型。对比纯潮流作用下、常浪作用下、恶劣天气波浪作用下的模拟结果得出结论：常浪作用下,波浪对大连湾流场、悬沙浓度、海床冲淤变化均无明显改变,但在恶劣天气时,波浪对大连湾流场、悬沙浓度、海床冲淤变化有较明显的影响。     

基于风暴骤淤的通州湾港区冷家沙浅滩匡围方案研究*

基于ADCIRC+SWAN和Delft3D+SWAN模式建立双层嵌套的水沙地貌数学模型。根据路径特征将影响通州湾的所有台风分为5类，选取每类的代表性台风驱动模型，计算分析通州湾北部规划港区及周边海域的泥沙骤淤和地貌演变特征。结果表明：当前港区建设状况下，台风引起的海域冲淤变化幅度在±0.18 m以内，平均冲淤厚度0.05～0.10 m；在匡围方案影响下，研究海域水道沙洲系统受风暴潮影响也不大，风暴冲淤量级较小；一场风暴潮过后3个匡围方案下港区及口门外航道处淤积量均不大，最大局部淤积厚度0.1～0.6 m，且最大淤积厚度主要受台风类型控制；从风暴骤淤的角度，港区匡围方案2略优，但总体差异不大。建议综合考虑其他因素对匡围方案进行比选。     

台州湾浅滩取土区方案优化研究*

采用潮流数学模型和地形冲淤预报模式相结合的方法,探讨台州湾浅滩取土区长宽比和不同的实施方案下对流场和航道冲淤的影响,为取土区的方案优化提供科学依据.研究表明:台州湾浅滩取土区开挖后对工程区附近的流场和地形冲淤变化的影响相对较大,取土区3 km以外的区域影响幅度显著减小.在取土区容积一定的情况下,长宽比和长深比越小,对大范围流场和椒江口主航道冲淤变化的影响越小;与全开挖方案相比,分仓开挖方案对航道淤积的影响可减少约30％左右.     

滨海滩涂动态演变数值模拟研究及应用

基于潮流泥沙数学模型和滩涂动态平衡与人类活动前后水沙因子变化的经验关系,建立了长历时滩涂动态演变的经验动力数值模型。根据浙江省飞云江河口丁山围区和钱塘江河口的实测水沙及地形资料对抛坝促淤效果进行了验证,结果表明抛坝促淤效果计算与实测基本吻合。在此基础上,研究了某抛坝促淤工程后附近海域滩涂演变过程。预测结果表明促淤工程减弱了附近海域的水动力,使附近床面将发生淤积,经5~10 a达到淤积平衡,其中前5 a的淤积量约为总量的80%。为调控围涂工程引起的附近海域床面的淤积强度,减小对周边生态环境的影响,应控制促淤围涂的强度。     

广深港铁路沙湾大桥对通航条件的影响

桥梁的建设一定程度上对航道产生了影响,特别是建桥后桥墩布置、形状对桥区附近的水流条件的变化、船舶航行安全造成较大影响.利用正交曲线坐标下的二维潮流控制方程,悬沙运动方程的数值模拟方法对桥墩附近的水流流速、流向变化及泥沙冲淤进行了模拟,取得了较好的效果.     

三峡水库变动回水区洛碛河段年内冲淤变化过程*

针对三峡水库175 m蓄水后变动回水区典型河段冲淤特点变化及航道条件变化的问题,利用三峡水库变动回水区洛碛河段近期连续测图,采用实测地形图对比分析的方法,对洛碛河段年内冲淤过程进行研究,得到洛碛年内冲淤变化特点及对航道条件的影响,为航道维护管理及船舶航行安全提供参考。     

内河挖入式港池回流流速分布规律的数值模拟

采用k-ε双方程湍流数学模型,建立了三维内河挖入式港池数学模型,分析了不同主流流速及不同港池轴线与主流流向的夹角对内河挖入式港池内的水流运动特性的影响,获得了港池内回流流速的分布规律。研究结果表明,垂向流速值随着主流流速的增大也相应增大;回流横轴断面上各测线平均流速从回流中心向两侧逐渐增大。数值计算结果与模型试验的对比分析表明,数值模拟能够较好的模拟内河挖入式港池内的回流运动特性。     

燃气轮机排气引射装置数值模拟

对燃气轮机排气引射装置进行了三维数值模拟,采用非结构网格、Realizable κ-ε湍流模型求解三维N-S方程组,得到了全流场速度、压力、温度等的分布情况,并进行了详细分析。结果表明所采用的数值模拟方法较为准确,能充分反映排气引射装置的流场发展情况。对排气引射装置设计具有指导意义。     

不同流场中双层圆柱壳层间声振传递特性研究

采用解析法研究了不同流场中双层圆柱壳层间声振传递特性。壳体的振动用Flügge壳体方程描述,将加强构件等价为对内外壳体的支持力,最后求解双壳体声—流体—结构耦合方程,计算结果用表面振动均方速度级、辐射声功率和辐射效率的形式表示。在数值分析部分,讨论了有限长双层圆柱壳壳间连接形式的变化、壳间及外部流场的变化对其声辐射性能的影响,得到结论是在中低频段,当内壳受激振动,通过外壳向外场辐射噪声时,其主要通道为连接内外壳壳体的实肋板,其次才是环形流场中的流体介质。     

基于流道倾角对喷水推进泵流道性能的影响研究

利用参数化方法设计了4种不同流道倾角的喷水推进泵椭圆形进水流道,并采用三维雷诺平均N-S方程和RNGκ-ε湍流模型对其流场和性能进行数值仿真.从流道的出流均匀性、流动分离方面来分析在保持进口速比不变,不同流道倾角时流道内流场的变化情况,为喷水推进器进水流道倾角的设计提供依据.计算结果表明:流道倾角对喷水推进泵水力性能和流场变化影响较大.在设定进速比的条件下,随着流道倾角的增大,喷水推进泵流道出口的流场均匀性变差,流道内部更容易发生流动分离现象,且在流道倾角为47°时的喷水推进泵在设计工况下的流场特性最差.     

航槽三维流动的数学模型

本文提出了一种模拟挖槽内三维流动的数学模型.该模型将压力分解为动水压力与静水压力之和.由控制体积法导出三维偏微分方程的离散格式.采用Patankar和Spalding提出的压力校正法求解动水压力场.然后求解水位控制方程.用最新求出的水位替代压力校正法中的水位.如此循环迭代直至收敛.该模型无须采用“静水压力假定”和“刚盖假定”.能够模拟不可压缩流体含自由表面流动问题.利用该模型计算得到的挖槽内流速分布与水槽试验值吻合.此外,本文还计算了相当于天然情况各种水深、各种挖深比、各种挖槽底宽下挖槽内的流场.     

铰接多浮体耦合解析计算

利用Lagrange方程求解波浪作用下的铰接多浮体结构运动响应.基于二维微幅波理论,将流场分成若干子区域,在每个子区域内将速度势用特征函数展开,在各区域边界上进行速度势及水平速度的匹配并结合运动方程耦合求解速度势中的系数及结构响应值.计算与实验结果的比较表明,所采用的计算方法是合理的,可以为研究波浪与铰接多浮体相互作用作为参考.     

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。     

引航道异重流运动及其淤积

船闸上、下引航道在闸门关闭期间,只有一头与大河相通,另一头封闭,形成所谓“盲肠河段”。实践证明盲肠河段有浑水异重流潜入,造成严重淤积,给通航造成危害。本文运用动量原理,导得了异重流头部运动速度,并考虑到异重流流量沿程减小,求得了异重流运动速度的微分方程;在低含沙浓度条件下,异重流的速度小,紊动很弱,其中的泥沙运动特点类同于沉淀池。根据沉淀池中泥沙运动轨迹方程及不计紊动扩散作用的泥沙运动连续方程,导得了均匀沙和非均匀沙异重流的流速、深度、含沙浓度沿程变化关系式,以及相应淤积量。     

新型深吃水多立柱FDPSO变截面立柱涡激运动特性研究

文章采用FLUENT软件结合分离涡法对某新型深吃水多立柱FDPSO变截面立柱涡激运动特性开展了研究。将变截面立柱涡激振动系统简化为质量-弹簧-阻尼模型,引入雷诺平均应力模型求解不可压缩粘性Navier-Stokes方程,通过计算出流场作用于柱体的瞬时升力与阻力,并基于UDF程序求解运动微分方程同时运用动网格技术实现流场更新,实现了对变截面立柱涡激运动的数值模拟。对不同来流速度下变截面柱绕流和涡激运动特性进行了研究,分析了变截面柱阻力系数、升力系数、运动幅值和运动轨迹等,研究发现：在高雷诺数单柱绕流模拟中采用三维数值模型更具优势,变截面柱后方同一时间内可能有多个旋涡产生,旋涡之间相互影响,抑制了旋涡对柱体的升阻力作用;在折合速度6~9范围内,变截面柱未出现明显“锁定”现象;变截面柱涡激运动的横荡振幅峰值在Ur=4.5,约为1.2D;变截面柱流向平衡位置随着折合速度增加而增加;变截面柱运动轨迹出现了典型的“8”字形,但变截面柱的轨迹相对较紊乱。     

船用滑油冷却器运行性能分析及流致振动研究

为研究船用滑油冷却器流致振动和微振磨损问题,清晰滑油冷却器易发生振动破损的薄弱部位。建立滑油冷却器壳侧及管侧的三维计算模型,采用流固耦合计算方法计算滑油冷却器壳侧滑油和管侧冷却水的耦合压力场、耦合流速场及耦合温度场,获得压力、流速、温度等关键运行参数的分布规律,基于管壳式换热器流致振动的诱发机理,揭示与流致振动密切相关的壳侧流体流动能量分布规律。由于滑油横向冲刷换热管束,促使壳侧流体掺混剧烈,导致壳侧流体压力场和速度场剧烈脉动,温度场不均匀分布,壳侧对流传热系数呈先降低再快速升高变化规律。根据滑油流动能量分布图谱,判定滑油冷却器进、出口区域的换热管束承受流致振动破损较为严重,其中进口区域换热管承受流致振动破损最严重。