长江口水动力特性变化的数值模拟分析*

利用数学模型,分别模拟计算长江口不同地形、不同工程条件以及不同径流量影响的潮流场,在此基础上,统 计分析深水航道三期地形和工程条件下,大、中、小潮和不同径流量时各汊道涨落潮量和净泄量以及分配比例。在模拟计 算深水航道工程前和二期工程后长江口潮流场的基础上,统计分析各汊道涨落潮量和净泄量及其分配比例。     

长江河口盐水入侵数值模拟研究

长江河口盐水入侵一直是困扰上海市工农业生产及生活用水的一个重大问题。文章通过建立"长江口—杭州湾"大范围的二维水流盐度数学模型,在验证的基础上,重点分析了长江口盐水入侵总体格局、北支盐水倒灌、南支盐度分布格局等问题,并指出由于横沙通道的涨落潮流不平衡,北槽会有部分盐水倒灌进入北港;基于数学模型,对北支倒灌盐通量进行了初步计算。     

珠江三角洲平面二维盐水入侵数值模型研究

珠江三角洲咸水入侵是一个近年来备受关注的课题。珠江三角洲河道纵横交错,口门数目众多,水动力因素错综复杂。数学模型以其经济、省时的优势成为珠江三角洲咸水入侵预报的主要研究手段。该模型网格采用三角形与四边形结合的混合网格形式,计算区域包括珠江三角洲网河区、八大口门以及外海部分海区。采用同步水文资料对珠江三角洲的盐度场进行了模拟,验证结果显示模型计算的潮位、流速、以及盐度等与实测资料吻合较好,模型成功复演了珠江三角洲的潮流和盐度的变化过程。在模型验证良好的基础上,通过计算1999年和2005年不同地形条件的咸潮上溯情况,可知由于河道地形下切严重已导致2005年咸潮上溯程度明显加剧,给更多居民日常用水带来困扰。     

洪水对长江口风暴潮的影响

河口地区容易遭受洪水和风暴潮复合作用的影响。通过对长江大通站流量长周期序列分析,采用FVCOM建立三维河口风暴潮模型,研究了长江口风暴潮对径流的响应。结论如下：1)长江口天文高潮位(风暴高潮位)随径流的增加而抬升,两者线性关系极强,可为河口洪水和风暴潮的预报提供参考。2)对于给定的天文潮(风暴潮)情景,水位增长率只与站点所在位置有关,且越往上游水位增长率越大。3)风暴增水在江阴段取得峰值,在江阴以上的感潮河段随着流量增大而减小,在江阴以下的河口段变化不明显。     

长江口河口湿地冲淤对潮流的影响研究

本文对长江口崇明东滩、横沙东滩和九段沙湿地的冲淤变化进行定量描述,应用FVCOM模型建立长江口三维潮流数值计算模型,重点模拟淤积1年、5年和10年三种工况下长江口各分支航道的潮位、潮时、潮流垂向结构变化。计算结果表明,长江口地区随着淤积程度的逐步加强,潮位、潮时、潮流垂向结构发生显著变化,并且越往上游,受影响程度逐次减弱。     

长江口深水航道整治工程影响数值研究*

长江口深水航道整治工程使得南港北槽开通12.5 m水深航道,长江口河势及不同汊道动力条件随深水航道整治工程的完工发生了一系列的变化。利用长江口深水航道整治工程实施前后地形资料,分析出工程对长江口各汊道的地形变化的影响,同时应用上海河口海岸科学研究中心自主开发的平面二维模型模型计算了长江口流场变化,给出南北港、南北潮涨落潮分流比的变化,并分析了导致这种变化的主要原因。     

长江口横沙通道近期演变及水动力特性分析

基于近十年来的实测水文地形资料,分析了横沙通道河床演变基本特性和水、沙变化情况,初步揭示了横沙通道的基本演变趋势和动力特性。同时利用数学模型(SWEM),统一边界条件后,详细比较多年来横沙通道水动力因子变化过程,包括潮位、流速、流向、优势流等;通过长系列统一边界的潮流数模计算比较,分析了横沙通道水动力特性。最后结合实测资料及数模计算结果,分析了横沙通道的变化情况与北槽和北港变化情况的基本关系以及基本发展趋势。     

环形水槽二维数值模拟

摘要 运用二维数模方法,得到了环形水槽任一断面上的流场、压力场.通过分析认为,环形水槽可以用来模拟长直水槽.     

不同水文组合对长江口南港流场的影响

长江口南港河段流场受径流、潮流、地形及风浪的影响,相当复杂。现场资料耗资巨大,且水文条件差别较大,模型进行了12种不同水文组合的试验,以弥补现场资料的不足。根据试验结果对南港河段水位、流量、流速的变化规律进行了研究,同时分析了南港的流场特征。     

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。     

筒壁效应对二维水翼水动力性能的影响

在空泡水筒内进行水翼模型试验时,水翼模型的水动力性能会受到筒壁的影响。为此,以NACA0009水翼为研究对象,基于Realizable k-ε湍流模型,采用计算流体力学软件STAR-CCM+对二维水翼的水动力性能进行计算。通过将计算结果与模型试验结果相对比,验证该计算方法的准确性。同时,系统地分析不同阻塞系数(λ)下水翼的升力系数(C_L)和阻力系数(C_D)的变化特点,并给出小攻角下有筒壁效应时,水翼C_L的计算公式。研究表明：C_L随着λ的增大呈指数形式减小并趋于定值,C_D随着λ的增大先减小后增大并趋于定值;当λ≥16.0时,C_L和C_D不受壁面效应的影响。     

基于分层系数法与混合比法的长江口盐淡水混合规律研究

采用长江口4条入海汊道3个月的水文测验资料,研究长江口的盐度分布格局和盐淡水混合情况,运用分层系数法和混合比法对长江口实测盐度数据进行分析。结果表明:北支汊道的盐度最高,洪、枯变幅大,全年均为垂向均匀混合型;南支3条汊道盐度从高到低依次为南槽、北槽、北港;盐淡水混合强度从高到低依次为南槽、北槽、北港,这与长江口北港分流量大于北槽、北槽分流量大于南槽的格局相对应;枯季的混合强度大于洪季,大潮的混合强度大于小潮。盐淡水的混合强度呈周期性变化,涨急前后垂向混合程度最大,涨潮的混合强度高于落潮时的混合强度。     

瑞丰沙变迁对长江口南港河床特征影响

根据长江口南港河段历史地形资料、1998年以来历年4次固定断面水深测量资料,分析瑞丰沙的形成、发育以及冲刷过程,重点分析近10余年来瑞丰沙变迁对南港河段河槽容积、过水断面面积及断面形态的影响。研究表明:1)近年来,瑞丰沙上段保持相对稳定的态势,下段逐渐消亡,这与人类工程及无序采砂密不可分;2)瑞丰沙的变迁,对南港河槽有重要影响,南港上游断面面积保持稳定,下游断面面积明显减小,河槽容积逐年增大,深槽淤浅,靠岸,都与瑞丰沙的变迁密不可分。3)应采取积极措施抑制不利影响。     

离心泵内二维流场的数值模拟

在AutoCAD中建立二维离心泵的几何模型,将模型转入GAMBIT进行网格划分,再利用Fluent数值模拟此离心泵内的二维流动。计算模拟结果显示出离心泵内的速度场、压力场和湍流强度等。采用标准的k-ε模型模拟得到的结果可真实反映离心泵内部的复杂流动,为离心泵的设计改良提供了可靠依据。     

二维水翼非定常空泡流数值模拟

对非稳态空泡流现象的研究已成为当今一个研究重点。空泡非稳态脱落及其内部流动结构越来越受到研究人员的关注,但对其研究目前仍主要依靠实验手段。发展有效的数值模拟方法研究相关的机理具有重要的意义。本文从RANS方程入手,采用状态方程空化模型和计及可压缩性的SIMPLEC算法,实现了二维水翼CAV2003非定常空泡流动的数值模拟。研究了空泡从初生、发展、断裂,以及最终空泡在下游高压区溃灭的整个过程。计算表明,回射流并非完全液相的,而是汽液两相的。近壁面的回射流是导致空泡脱落的主要原因。最后,通过与第五届国际空泡会议上发表的7篇文献的对比,发现本文的计算结果是合理的。     

基于ALE有限元法二维液体晃荡的数值模拟

随着各类液货船的不断增加,晃荡现象在船舶与海洋工程领域引起了广泛的关注.文章从不可压粘性流体的N-S方程组出发,运用任意拉格朗日(ALE)有限元法对水平激励下的二维液体晃荡现象进行了数值模拟.首先通过计算值与解析解的比较,验证了数值方法的有效性,进而分析了激励振幅、激励频率对晃荡现象的影响,最后计算了作用于壁面上的力和力矩.     

二维潮流数值水槽的桩群数值模拟

为了研究二维潮流数值模拟中桩基的影响，导出了二维潮流桩基数模控制方程组，建立了桩基的二维潮流数值水槽，利用物模试验得出的桩基摩阻系数和桩基附加糙率，并经水溶修正后，对洋山港一期工程桩基码头的潮流情况进行了模拟计算，数值模拟结果与水槽试验结果非常一致，为桩基二维潮流数值模拟技术提供了应用基础和可操作方法。     

盐度层化对长江口水动力的影响

基于FVCOM三维水动力及盐度模型,在考虑盐度层化和不考虑盐度层化两种条件下对长江口附近海域进行了水动力盐度数值模拟。计算结果表明,盐度层化产生的紊动抑制对垂向紊动粘滞系数和水平流速有较明显的影响。与不考虑盐度层化的计算结果相比,考虑盐度层化后,垂向紊动粘滞系数变小,流速垂向平均值变大,表层流速变大,底层流速变小,与实测值更为吻合。     

二维水翼流体力学反问题的数值模拟

水翼(机翼)的反设计一直是人们研究的热门课题,本文对定常反问题进行了研究.将翼型NACA2412作为计算对象.首先给出翼型的下半部形状,以及上表面的从正问题中计算出来的速度分布.在变分原理的基础上,用有限元方法对水翼进行了数值计算.结果表明,本文理论正确,方法可行.     

二维水翼型空化流的数值计算(英文)

In order to predict the effects of cavitation on a hydrofoil, the state equations of the cavitation model were combined with a linear viscous turbulent method for mixed fluids in the computational fluid dynamics (CFD) software FLUENT to simulate steady cavitating flow. At a fixed attack angle, pressure distributions and volume fractions of vapor at different cavitation numbers were simulated, and the results on foil sections agreed well with experimental data. In addition, at the various cavitation numbers, the vapor fractions at different attack angles were also predicted. The vapor region moved towards the front of the airfoil and the length of the cavity grew with increased attack angle. The results show that this method of applying FLUENT to simulate cavitation is reliable.