强弯渠道三维水流数值模拟

文章采用半隐有限体积方法建立求解渠道三维流动的数值模型,分别采用标准κ-ε和低雷诺数κ-w紊流封闭模型模拟定床条件下193°强弯渠道的流动特性。变量交错定义在水平非结构网格上,通过求解自由水位控制方程计算自由表面。计算值与试验测量值的对比,表明模型可用来模拟强弯渠道的三维流动,尤其对于渠道横向二次流运动,为进一步研究弯曲渠道的动床水力特性创造有力条件。     

内河航道挖槽立面二维水沙数学模型研究

文章采用有限体积法建立了航道挖槽立面二维水沙数学模型,以分析挖槽后航道的冲淤变化。该模型引入了压强修正值,克服了因挖槽断面形态变化引起的流速剧烈变化带来的模拟困难;同时采用了动网格技术,使计算区域随流动区域的变化而改变,较好模拟了自由表面和含沙量的变化。为检验模型的可靠性,采用了试验资料进行验证,模型计算结果与试验数据符合较好。     

应用弱可压缩移动粒子半隐式法（WC-MPS）模拟三维溃坝流动

应用弱可压缩移动粒子半隐式法（WC-MPS）模拟了三维溃坝自由液面流动问题。该方法应用流体状态方程来快速求解流场压力,而不是求解压力Poisson方程。对于流动控制方程中的梯度项以及Laplace算子项,分别应用基于核函数加权平均的梯度算子模型以及Laplace算子模型进行处理。同时在固体边界处,通过定义边界粒子以及虚拟粒子来避免粒子数密度计算在边界处出现错误。应用该方法,对两个三维溃坝自由液面流动问题进行了模拟,并与实验结果进行了对比分析,表明两者结果较为一致。     

弯道水流的三维数值模拟

本文提出一种弯道水流的三维数学模型,该模型以N—S方程为基础,对弯曲段采用园柱坐标形式的方程,方程中的压力项采用静压假定作近似处理,紊动粘胜系数利用Prandu混合长紊流模型来确定。本模型能较好地再现实际流场的主要特征,具有一定的可信度。     

SPH数值模拟中边界处理方法及对比分析

将SPH方法应用于流一固耦合计算中,提出了1种新的直接求解边界压力的方法.并总结了其他4种固定边界处理方法,并详细阐述了不同边界处理方法的优缺点.将该方法与其他两种方法进行了对比,运用此3种直接求解边界压力的方法对静水压力随水深变化情况以及水坝坍塌对结构物的冲击压力进行了计算.数值模拟结果表明,3种方法在处理固定边界条件上都是行之有效的.     

浅水方程无结构网格有限体积法研究进展

回顾了近些年国内外基于无结构网格的有限体积法模拟浅水流动的发展,着重论述了无结构网格的有限体积法的应用、高性能的法向数值通量的计算格式、物理量的重构和浅水流动静水压力项与底坡项的平衡问题.讨论了无结构网格有限体积法隐式求解、减小局部一维化误差和构造具有明确物理意义的消除虚假流动的计算方法等有待于进一步研究的方向.     

潜艇PMM实验的CFD仿真技术研究

操纵性是现代潜艇最重要的总体性能之一.为预报潜艇的操纵性能,需求得所有的水动力导数.借助CFD技术和动网格技术数值模拟小振幅平面运动机构试验,求解了SUBOFF主艇体的水动力导数,并与混合分布法计算的附加质量项作了比较,二者符合良好,从而验证了方法的有效性.流场的求解基于RANS方程和RNG k-ε湍流模型,动网格的处理采用Hrvoje Jasak和Zeljko Tukovic的方法,压力和速度的耦合采用PIMPLE方法解耦.流场的控制方程采用有限体积法离散且分离式求解,网格运动的控制方程采用有限元方法离散,网格的分裂采用体和面同时分裂法.     

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.     

航道挖槽紊动特性试验研究

挖槽是河道治理的重要工程措施之一。以长江上游神背嘴右槽为原型进行挖槽概化模型设计，采用三维超声流速仪，系统地测量不同挖槽断面下水流紊动特性，并对时均流速、紊动强度等沿垂线分布进行分析计算，同时还对挖槽水流纵向、横向及垂向的紊动强度分布特点进行了比较。试验结果表明，在一定数值范围内，窄深型断面底部应力和紊动强度相对较大，在减少航槽回淤方面优于宽浅型断面。     

平面二维水沙数值模拟方法及其在坝油滩河段中的应用

根据泥沙交换原理,对河床变形计算方法进行了若干改进.采用有限体积法(SIMPLEC程式)对拟合坐标系下的水沙基本控制方程进行了离散,在求解过程中采用了欠松弛技术和逐线迭代法.在北盘江坝油滩河道中对水位、水流流速以及河床冲淤等进行了验证计算及分析.数值实验表明,该模型能正确地模拟天然河道水流以及河床的冲刷、淤积过程.     

长江感潮河段平面二维潮流数值模拟

基于正交曲线网格下的有限体积法,建立河口潮汐的水深平均二维模型,运用Simple算法求解河口潮汐的二维浅水方程。以长江下游江阴水道为计算实例,用"露滩冻结"动边界技术处理方法模拟江阴水道二维潮流场,较好地解决了边滩、浅滩边界随水位的变动问题。实例和验证结果表明:计算的潮位和潮流过程与实测过程吻合较好,计算的流场合理。对计算结果的前后可视化处理,采用AutoCAD的DXF数据接口生成流场和网格图,以便更好地进行直观分析。     

淤泥质海岸开敞航道的回淤计算

分析了水流越过航道的变化,考虑了航道深度、宽度、水流与航道交角等因素对航道回淤的影响,提出了开敞航道回淤计算公式。计算结果与现场实测、数模和物模的结果很接近。     

钦州湾围滩工程前后潮流场的数值模拟

基于双时间层的有限差分方法(ADI),建立了水深平均二维浅水潮流数学模型,采用逆风格式和追赶法求解二维浅水方程,通过建立钦州湾二维潮流数值模型重现钦州湾的潮位和潮流变化状况。模拟结果与同步进行的岸边潮位及海上潮流的观测值校验结果表明,实测潮位资料与对应时间的计算结果吻合良好,实测潮流与对应时间的计算结果十分接近。模拟计算结果真实地反映钦州湾的潮位变化和潮流运动状况。钦州湾围滩工程实施前后的潮流场数值模拟研究结果表明该工程建设不会对海域水动力学条件产生较大影响。     

徒骇河坝上闸下游通航研究

建立了徒骇河二维潮流数学模型,模型采用数学物理方法,将不规则域下求解变换成矩形规则域下求解,计算中,首先采用天然实测资料对模型进行率定,通过有关参数调整,使数值计算成果与天然实测资料达到精度要求。然后通过对自然状态下潮流过程的模拟,分析河段通航条件以及潮位、潮流特征。随后对航道不同疏浚方案和取水条件与潮流的相互影响进行计算,研究航道不同疏浚方案引起的潮流变化。最后采用分析方法,对航道不同扩建方案的回淤以及取水口最大取水能力进行预测。     

基于防洪-通航协同的长江中游航道整治方法*

针对长江中游河段面临的通航和防洪双重问题,分析了长江中游航道治理特点,基于水流连续性方程和运动方程,推导分析了调整型和守护型等传统航道治理措施对水深、水位的影响,提出守护型、调整型和疏浚措施相结合的航道整治方法,分析了其对通航和防洪的影响。结果表明,相对于仅采用传统整治措施,“守、调、疏”相结合的航道整治方法使得航槽水深明显增加、断面水位则明显降低,有利于防洪和通航双重目标的协同实现。     

赣江尾闾主支河道整治效果分析

赣江尾闾主支河道枯期水位屡创新低,对水资源利用、通航、水景观水环境等都将产生不利影响,并且未来赣江尾闾河段的枯季水位仍然存在逐渐降低的趋势。通过分析主支河道近年来的水沙特性,建立平面二维水流泥沙数学模型,选取了1992、2002、2004年的水沙资料对该河段进行数值模拟研究。对比分析整治工程实施前后该河段的河床冲淤、洪枯水位、航道水深变化以及边滩利用情况,证明主支河道整治工程能有效调控河道枯季水位、保障航道通航水深、改善水景观、提高洲滩利用率,从而促进当地的水运经济发展。     

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。     

浅水超临界航速舰船水压场数值计算

文章基于浅水波动势流理论和薄船假定,建立了浅水超临界航速舰船水压场理论模型。采用有限差分方法,对不同宽度航道下浅水超临界航速舰船水压场进行了数值计算。分析了航道岸壁、水深佛鲁德数、色散效应对舰船水压场的影响。通过与傅里叶积分变换法以及实验结果进行比对,表明了所建立的舰船水压场理论模型与计算方法吻合得较好。     

老堡口—新圩河段Ⅳ级航道建设条件分析

选取优良河段,采用等级流量比较法、稳定航深估算法研究该河段在其流量、比降、河床糙率等因素影响下可能达到的航道水深;再根据西江流域的规划船型和船型现状,提出建设Ⅳ级航道的尺度标准,综合分析该研究河段建设Ⅳ级航道的可行性。