基于ADINA有限元软件的圆柱绕流三维数值模拟

利用ADINA有限元计算软件建立基于N-S控制方程的圆柱绕流三维数学模型,模拟不可压缩粘性流体中单个固定圆柱的绕流问题,计算不同雷诺数(Re)条件下圆柱绕流的压力系数、升阻力系数和Strouhal数等相关参数.通过与物理模型试验结果的对比对该数学模型进行验证,进一步分析在大雷诺数条件下圆柱绕流的三维效应.     

沙溪口水电站坝下整治工程数学模型与物理模型比较研究

数学模型和物理模型是水运工程研究中常用的两种手段。文章以沙溪口水电站坝下航道整治工程为实例,研究了数学模型和物理模型结果的相似性和差异性问题。结果表明,数学模型和物理模型总体上都能准确反应航道的水位、水深、流速等通航条件,但在局部问题上往往仍具有一定差别,采用相对变化值进行比较可以有效降低误差;物理模型可以直观观察航道内滑梁水、剪刀水等碍航水流流态,数学模型也可根据航道纵向流速、横向流速及流速方向等综合特征来识别不良水流。对于复杂水工模型,基于两种手段相互配合的复合模型研究是提高研究效率、节约研究费用、保证研究精度的有效方法。     

关于水质物理模型试验的讨论

<正> 一、概述研究河流中污染物的输运问题,除进行原体观测外,还可以借助水质模型进行模拟试验,如物理模型试验、数学模型试验等。近年来水质数学模型发展迅速,水质物理模型因其本身的优点也得到了一定范围的应用。数学模型模拟速度快,可同时考察多因素的影响,但其模型机理及参数识别又往往需要依靠物理模型才能确定。有时水质物理模型试验还可以在已有的河工物理模型的基础上进行,因此在一定的条件下,水质物理模型试验仍不失为一种较好的研究途径。     

小面积掩护水域波浪物理模型与数学模型对比研究

通过物理模型和数学模型2种研究手段,对印度尼西亚PLTU2 JAWA BARAT 3×350 MW电厂码头工程波浪传播进行对比研究,分析港内外波高和波浪增水引起的水平面的变化。结果表明:对港内波高的分布情况数学模型模拟结果和物理模型试验结果基本吻合,从物理模型试验结果分析得出港内存在水平面的上升情况,MIKE21的BW波浪数学模型不能模拟波浪增水。分析了长周期波引起港内波浪共振的条件,港口的自振周期远远大于试验波要素的周期,故在此波浪作用下不会引起港内的共振。     

浅谈数值模拟技术在长江中下游航道整治中的应用

在目前已经深入展开的长江中下游航道整治工作中,数值模拟技术得到了广泛的应用。根据数值模拟技术的特点,结合工程应用实例,对长江中下游航道整治中数学模型能够解决的问题进行探讨。在复杂的长江中下游航道整治问题研究中,数值模拟与物理模型互为补充,而且数值模拟能够做一些探索性的计算研究,这些研究将是物理模型试验的基础与延展,为最终解决航道整治中涉及的一些关键问题提供技术支持和科学依据。     

航道整治工程中长河段复合模型方法研究

鉴于数学模型在解决水沙运动及河床冲淤变化三维性较强的局部工程问题时存在一定的局限,以及物理模型在模拟长河段时受时间变态影响较为严重的问题,提出综合物理模型和数学模型优点的长河段复合模型。综述国内外复合模型的发展情况、优缺点及发展趋势,结合物理模型和数学模型在航道整治工程中的应用,提出航道整治工程中长河段复合模型研究思路与方法。     

微型河工模型试验技术与理论基础初探

据Robert.D.Davinroy在美刊《土木工程》1999年7月发表的《微型河工模型技术在密西西比河工程中的运用》一文介绍,美国陆军工程师团开发的一项新的微型河工模型试验技术已获得了专利。该技术采用大比尺大变率的物理模型模拟河流水流泥沙运动情况,已在密西西比河、密苏里河等航道整治、鱼类和野生生物的生存环境等项目研究中得到成功运用。该技术在试验周期方面,可与数学模型相媲美,而且,比数学模型更为直观;在试验精度方面,可与大型河工模型相比。由于文中对该试验关键技术及其理论基础未作详细介绍,笔者对其进行初步探索,以便能为我国目前正在进行的长江航道系统治理工程方案试验研究提供借鉴。     

潜堤及透浪式建筑物的波浪数值模拟研究

在工程设计中会遇到大范围潜堤及透浪式建筑物条件下的泊稳问题,物理模型试验受场地限制难以实施。尚无有效的解决实际工程问题的平面二维数值模拟方法。文章以某港为例,采用断面物理模型试验和数学模型试验相结合的方法,将断面物理模型试验实测的透射系数作为数学模型的输入条件,通过在数学模型中设置虚拟潜堤的方法有效模拟了潜堤的透射和反射。该方法为解决潜堤及透浪式建筑物的越浪与透浪问题,提出了一种有效的数、物模相结合的数值模拟方法,为港口总平面设计提供了科学的研究依据。     

大型港口潜堤越浪后港内波况研究

采用波浪物理模型和数学模型相结合的方式,研究了大型港口潜堤越浪后港内的波况。基于断面物理模型试验,测定了波浪在潜堤的堤前和越堤后的传播规律,通过数学模型研究了波浪传播到港内的波况。对天津临港工业区的港内波况进行了分析研究,分别对TK-2D的缓坡方程波浪数学模型和MIKE21的BW波浪模型的模拟结果进行对比,结果表明2种波浪数学模型均可模拟潜堤越浪对港内波高的影响,但对于潜堤越浪后次生波的衰减特性模拟均不够准确,有待于进一步研究。     

多功能综合性全过程CW模拟系统简介

<正> CW系统是交通部天津水运工程科学研究所最近研制成的一个多功能综合性的全过程模拟系统,它能模拟海岸河口处在复杂的海岸动力作用下的泥沙运动和海底演变。目前,这个系统已包含以下几个内容: 1.风浪予报; 2.波浪折射和浅水区波高计算; 3.潮波传播和潮流复演; 4.风吹流模拟;     

辐射沙洲海域深水港开发建设水动力泥沙问题研究

综合使用水文泥沙特征分析、卫星遥感分析、冲淤演变分析、潮流泥沙数学模型计算、波浪数学模型(SWAN模型、缓坡方程、多向不规则波Boussinesq方程)计算、波流冲刷物理模型试验、泥沙淤积计算、骤淤计算与分析等多种手段对辐射沙洲中的如东海域深水港开发建设的水动力泥沙问题进行了研究,为深水港开发建设提供了科学依据.研究表明:通过采取必要的工程措施,在辐射沙洲海域中进行深水港开发建设是可行的.     

复杂水域波浪物理模型与数学模型对比研究

基于MIKE21-BW模块,采用多种概化处理模型,研究了烟台港某工程港内波高分布和波浪传播状况。通过与物理模型进行对比,分析了各概化模型的优缺点,选择较优方案。结果表明:对于整个港池波高分布情况,各方案数学模型模拟结果和物理模型试验结果基本吻合,均能较好反映波高分布趋势及一些较复杂波浪传播变形现象。但其中存在多种波浪组合,同时包括波浪折射、反射、绕射、破碎、爬坡且反射波占主导地位的局部水域,数学模型模拟的波高数值都与物理模型结果相去甚远,说明MIKE21-BW仍不能很好模拟此类复杂波况水域。     

整体物理模型试验在人工岛排水设计中的应用

近年来桥隧等综合交通系统工程中，人工岛的排水设计成为安全、洪涝防治的关键因素。以深中通道整体排水物理模型试验及排水设计为例，对整体物理模型试验进行优化，模拟随机越浪与实际降雨叠加的工况，应用于重力流、压力流工况下人工岛的排水设计。同时与港珠澳大桥工程进行对比，总结人工岛物理模型试验及相应排水设计要点、趋势及发展方向。结果表明，排水模型试验应采用整体和局部试验结合的方式，通过随机越浪叠加实际降雨模拟分析，显著提高模拟的准确性。     

基于Boussinesq方程对大直径圆筒结构上波浪力的数值模拟

基于高阶非线性Boussinesq方程,并建立数学模型模拟波浪在大直径圆筒结构前反射,得到作用于结构上的波浪力,与公开发表的物理模型试验成果进行比较,符合较好.将其应用于某工况下圆形沉箱前波浪力的数值模拟,可为相关的工程设计提供参考依据.     

桩-桶基础抗压承载力试验的颗粒流数值模拟

利用二维颗粒流方法(PFC2D)对桩-桶基础进行了在砂土中承受下压荷载作用的数值模拟试验并与室内物理模型试验实测值作了对比。应用颗粒流理论及其PFC2D程序,模拟研究了承受下压荷载作用时桩-桶基础周围土体的细观力学特征,基础下压位移和颗粒的分布和速度。根据土颗粒的分布、速度和位移的分布和变化,拟合了土中滑裂面的形状;数值模拟了下压荷载、基础下压位移与时步的关系,并与物理试验的结果进行了对比分析。     

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。     

剪切流中Cell-Truss Spar平台涡激运动的CFD计算与模型试验研究

目前,Spar平台在离岸深水作业中得到越来越广泛的应用,作为影响spar平台在某些来流条件下运动响应特性的一种重要现象,涡激运动已成为国际海洋工程界亟待研究的一个新课题.本文采用CFD计算与模型试验相结合的方法,对一座称为"Cell-Truss Spar"的新型Spar平台在剪切流作用下发生涡激运动的现象进行了研究.相对于目前已存在并应用的Spar平台,Cell-Truss Spar平台在结构形式上有其自身的特征,研究中充分考虑了这一特征,对其建立适当的CFD计算模型,得到其涡激运动的特征,模拟了锁定现象的发生过程,分析了锁定现象的发生机理和规律;同时制作了精细的物理模型,测试了一系列的剪切流表面流速,得到了Cell-Truss Spar平台涡激运动的一些关键性参数,并成功地观察到了锁定现象的发生.CFD计算与模型试验相互比较,相互验证,最后对该平台涡激运动响应的特征进行了分析和总结,为进一步的涡激运动抑制研究奠定了基础.     

平推式造波板运动的数值模拟

平推式推板造波机是近岸及海洋工程波浪物理模型试验中非常重要的试验设备.文章通过垂向二维数学模型,利用线性造波理论来模拟造波板运动,分析了造波板前后水体动力过程,以及当造波板后不设消波设施时,造波板至后墙距离对水体动力过程的影响.该数学模型以包含水气二相流系统的Navier-Stokes方程为基本控制方程,应用粒子Lev...     

斜坡堤越浪流厚度及堤后次生波的试验研究*

通过断面物理模型试验,对于斜坡堤的平均越浪量、堤上越浪流厚度以及堤后次生波的波高、周期的变化情况等进行了较系统的研究,初步建立了堤上越浪流的厚度、堤后次生波的波浪透射系数、周期变化系数与无因次平均越浪量的关系.该成果可为工程实际及斜坡堤堤项越浪情况数学模型的参数调整提供依据.     

快艇气泡减阻的原理研究与相似比分析

分析了高速气泡船气液两相流动的特征,进而将气泡船复杂的三维流动简化为两维人工气泡绕流的两相流物理模型,并提出了两维人工气泡绕流的相似律.采用有限体积法和VOF方法,建立了两维人工气泡绕流的数学模型.应用该数学模型,研究了气泡船在无气泡、气泡封闭、气泡半开三种典型绕流时的气液流场特性,得到了气泡长度、气泡形状随来流速度、气泡腔压力、气体流量的变化规律,分析得出了在高速气泡船底部形成稳定气泡的力学条件.相关研究结果对高速气泡船底部气泡腔的设计具有指导意义.