齿型构件混合堤正交丁坝水流力数值模拟

为研究长江南京以下12.5 m深水航道整治工程齿型构件混合堤正交丁坝水流力特性,采用RNG k-ε湍流模型,建立了三维水动力数学模型。通过实测流速、水位以及构件水流力数据进行模型验证,验证结果良好。利用该数学模型对齿型构件混合堤正交丁坝水流力随流速、水深与坝长的变化规律展开研究,对齿型构件混合堤正交丁坝水流力轴线分布规律进行探讨。     

桩群阻力影响下的潮流数值模拟研究

本文利用物理模型与数学模型相互补充的手法,经物模多种试验得出单桩、群桩阻力系数公式,用于数值模拟的研究中。从而克服了以往数值模拟码头工程预演方案中难以考虑桩基阻力的缺点。得出的桩基码头前沿区流速、流向更加真实,贴合实际,对回淤强度的预报、减淤措施的提出及船舶靠系泊等都有重要的参考价值。     

竖向荷载作用下群桩的数值模拟研究

文中以桩土复合地基为研究对象,采用有限差分程序FLAC3D,通过考虑桩土界面接触摩擦作用,对复合地基承载变形特性进行了分析,模拟桩土界面接触作用,研究分析复合地基沉降变形的组成,为揭示群桩基础的作用机理提供了技术支持,并为工程实际计算提供了一种较为准确的方法。     

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。     

水流数值模拟中的混合编程技术

FORTRAN语言计算效率高但图形功能弱,Visual Basic(VB)计算效率低而图形功能强。为了发挥两者的优势,实现FORTRAN资源的再利用,以VB6.0和FORTRAN95为开发平台,通过动态链接库(DLL),探讨和演示了VB和FORTRAN混合编程技术在水流数值计算中的应用,实现了VB可视化界面与FORTRAN强大的数值计算能力的相结合。并探讨VB调用Surfer 8.0进行嵌入式编程,对水流数值模拟的结果进行了图形化处理和动态的显示。     

明渠弯道水流三维数值模拟*

采用雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程组,其中动量方程的雷诺应力项用k-ω涡黏紊流模型求解,结合VOF方法跟踪自由水面,运用Fluent软件模拟了明渠180°弯道水流的三维特性。通过将数值模拟的水位结果与试验资料进行比较,表明数值模拟能够有效地预测弯道水面高度的变化范围以及水面横比降的主要影响范围;同时分析了弯道水流不同水深的平面流场和典型断面弯道环流分布。     

水流夹角对群桩局部冲刷影响试验研究

水流夹角对大型、超大型群桩的局部冲刷影响研究至今仍为空白。通过宽水槽试验,对梅花形大型桩群进行了水流夹角对局部冲刷影响的研究,得出不同水流夹角情况下的冲刷形态和由此产生的桩群夹角增深系数。为工程设计及规范中涉及局部冲刷条文的修订提供参考。     

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。     

异型群桩水流载荷遮掩效应受力分析

中马友谊大桥采用群桩基础，洋流经过群桩时会产生纵向和横向位移。为了探索异型群桩水流载荷计算方法，通过单向水槽模型试验测量单桩、双桩水流载荷，提出异型群桩水流载荷公式，并结合群桩水流载荷试验结果验证计算公式的合理性。结果表明，并列双桩水流载荷随着桩心距增加而减小，桩心距大于5D时，双桩之间干扰效应消失；串联双桩中后桩水流载荷随着桩心距增加而增加，桩心距大于20D时，双桩之间遮掩效应减弱；随着流向角增加，后桩受到的水流载荷呈正弦分布，且随着桩心距变化出现不同趋势。     

航道整治工程水流泥沙数值模拟

泥沙冲淤变化是航道整治工程的主要原因,泥沙的沉降、扩散、起动与交换都与水流的作用密切相关。本文采用有限元法建立的二维水流泥沙控制方程,对航道整治工程中水动力和冲淤、河床变形进行了模拟,取得了较好的效果。     

三维摆动尾鳍的数值模拟

以开发适用于小型潜器的仿生操纵与推进系统为研究背景,本文以金枪鱼尾鳍为研究对象,建立了三维刚性仿生尾鳍模型,使用大型通用CFD商业软件FLUENT对特定工况下尾鳍作纵摇升沉耦合运动的非定常流场进行了数值计算,给出了尾鳍的水动力系数和尾流区域的流场特征图,初步探讨了三维仿生尾鳍的推进机理。     

潜艇艏舵绕流场的数值模拟

为了研究艏水平舵位置对于艉部流场的影响,将艏水平舵布置在指挥室或主艇体上(分别称为围壳舵和艏舵)。通过对SUBOFF进行数值模拟计算,验证网格划分方式和数值计算方法的正确性,并将该方法应用于围壳舵和艏舵模型。计算结果表明,在采用较好的流线型指挥室的情况下,采用艏舵形式有利于艉部伴流场的均匀性。     

船用增压锅炉过热器内流场数值模拟与流量分配规律研究

针对某船用增压锅炉过热器结构复杂的特点，用PRO／E建立了过热器内蒸汽空间的整体三维模型，选择更合理的边界条件，以流体力学基本方程组和标准的k—ε双方程湍流模型为数学模型，对不同结构参数的过热器蒸汽流场分别进行了整体三维数值模拟，直接得到并联各管蒸汽质量流量分配规律。分析、归纳并验证了影响流量偏差的各种结构因素。计算结果表明，该型过热器采用细密管束沿集箱轴向均匀进汽，并将第二、三流程沿炉膛宽度方向分隔成三部分的特殊结构，能显著减小各部分的流量偏差与热负荷偏差，并利用倾斜挡板减缓了集箱腔体内沿流向的静压下降幅度，使流量偏差与炉膛热负荷分布保持一致。挡板形状和流程布置方式有利于减小过热器管束的壁温差异。当保持过热器的其它结构特征（流程布置方式、挡板型式、管束引入引出方式和位置等）不变时，流量分配不均匀性取决于单位集箱长度上的支管总横截面积与集箱横截面积之比，以及支管平均长度与集箱长度之比两个参数，前者越小，或后者越大，则支管流量分配越均匀。计算方法和结果对于过热器结构优化设计有重要参考价值，并为建立流量偏差同结构参数之间的通用性关联式奠定了基础。     

船用换热器三维流场数值模拟

采用Pro/E软件对闭式机舱淡水海水换热器的三维建模,利用FLUENT软件对该换热器壳程流体的流动与传热进行了数值模拟计算,分别以壳程总压降、总传热率、速度这三个方面作为综合衡量标准,分析具有不同折流板弦高、折流板数目的几种淡水海水换热器模型的速度场、温度场和压力场。结果表明：随着折流板数目的增加,壳程流体的压降逐渐升高,出口温度逐渐减小;随着缺口高度的增加,壳程流体的压降明显下降,出口温度也明显增加。     

基于两相紊流模型的航道悬移质泥沙运动数值模拟

从两相流的基本方程出发建立了一个研究悬移质泥沙非平衡输移的数值模型。基本方程中考虑了相间相对运动的影响，水相和颗粒相通过相间作用力进行耦合，雷诺方程毒用后k-ε-A，紊流模型封闭。对模型进行验证后将其应用于航道横断面的悬移质泥沙运动数值模拟。     

潜艇水面与水下粘性绕流数值模拟

本文采用求解RANS方程的方法结合四种湍流模型,对于带有不同附体的SUBOFF模型尾流场进行了数值模拟。数值预报的桨盘面处不同半径上的轴向无量纲速度与试验结果进行了对比,结果表明湍流模型在数值模拟中起到重要作用。潜艇水面航行性能十分重要,因而对于潜艇自由液面绕流的数值模拟备受关注。本文采用VOF方法对于两条潜艇模型在不同傅汝德数下的自由液面绕流进行了数值模拟。计算得到的阻力、波形与试验结果吻合较好。文中也探讨了潜艇自由液面绕流的一般特性。并验证了用CFD手段预报潜艇粘性流场的能力。     

汽车空调箱内空气流动的数值模拟研究

建立了汽车空调箱的数学模型,与换热器的单体吹风实验结合,采用多孔介质模型计算了空气在蒸发器与暖风芯体间的压力降。通过分析换热器内部速度场、压力场,揭示了空气在空调箱内的流动特性。结果表明：由于蒸发器迎风面积较大,蒸发器侧的压力损失不高,而在暖风芯体处,由于通道扩张不充分,芯体处的速度场不均匀,流体在箱体边缘发生了回流,降低了芯体的换热效能。在出口处,存在较强涡流,是空调箱阻力的主要来源。     

两种典型截面立柱绕流特性数值模拟

为观察圆形截面和方形截面2种典型截面形式的立柱在绕流上的异同,采用Fluent对这2种截面形式的立柱进行不同折合速度和不同来流角度下的绕流数值模拟。从立柱受力、流体力轨迹曲线及涡泄模式等方面进行结果的分析和对比可知：方形立柱在绕流时流体分离点是固定的,且在相同条件下方柱的斯托哈尔数要比圆柱的小。此外,方柱绕流特性随来流角度的变化而有所变化,方柱的流体力统计值也与圆柱有较大区别,但二者的升阻力频率具有相同的关系。     

波流共同作用下大直径圆柱三维绕流数值模拟

通过应用有限体积法对在波流共同作用下大直径圆柱绕流现象进行三维数值模拟,对圆柱体局部复杂流动进行了三维湍流计算分析,给出了三维流场、圆柱体表面及其所在局部底床床面应力分布,并在此基础上对圆柱体所在底床的局部冲刷进行了初步分析。     

海水循环泵自流特性仿真研究

利用船舶前进时海水进水口“自流”特性,在船舶达到一定航速时关闭循环泵汽轮机,可以达到节能的目的.结合循环泵汽轮机的热力计算、配汽计算、循环泵水力特性计算的结果,建立基于AMESim软件的海水循环泵及其控制系统仿真模型,考虑船体及主机的惯性,通过稳态工况仿真与试验数据对比验证了模型的有效性,其相对误差小于3.4％.利用所...