桥墩对周围海域水动力环境影响研究

建设在海岸河口水域的大桥桥墩,会增加桥位水域的阻力并减小过水断面,从而对周围海区的水动力环境产生一定影响,而海岸河口水动力较为复杂,单纯采用某一种研究手段往往难以全面地分析这种影响。文章以浙江省温州市大门大桥为例,通过对大桥所在的大、小门岛和沙头水道海域的水动力条件、泥沙条件及地形冲淤变化进行分析,掌握了该海域的水文泥沙环境与冲淤演变规律,对大桥建设后地形演变趋势进行了预测;然后又建立了二维潮流场数学模型,模拟研究大桥建设对周围海区的潮位、水流、潮量等水动力环境的影响。结果表明:工程建成后,工程对周围海域水动力环境影响仅在桥位附近,不会引起其他水道和海域的改变。     

围填海工程对天津海域水动力环境影响的数值分析

建立了天津海域平面二维水动力数学模型,使用有限差分的ADI方法对模型进行离散,分别模拟了南港工业区围填海工程前后天津海域的潮流场,通过对比工程前后的潮流特征,分析南港工业区建设对整个天津海域的影响范围及影响程度。结果表明,南港围填海工程的实施不但对工程内部及其外侧水域产生影响,还对已建的天津港主航道、临港工业区及大沽沙航道、临港产业区及其航道等各区域产生一定的影响。     

敞水舵水动力的数值模拟

直接用Euler/N-S方程求解水翼绕流的计算和设计问题,是目前这一领域研究的热点.在大型通用CFD商业软件FLUENT平台下,利用有限体积法和RNG湍流模型直接求解RANS方程对敞水舵流场进行了数值模拟,并计算了敞水舵水动力性能.利用SIMPLE算法求解,采用了二次迎风格式离散动量方程和离散湍流能量方程,所得结果和试验数据、实际情况进行比较,吻合性比较好,对于敞水舵的水动力性能研究和设计具有一定的参考价值.     

直翼推进器水动力性能数值模拟

在直翼推进器的工作原理分析的基础上,以某型直翼推进器的缩比试验模型为研究对象,利用基于计算流体力学的数值模拟方法进行了建模与仿真,并通过将数值仿真结果与试验数据相比较的方法验证了仿真方法的准确性。在此基础上,对直翼推进器的流场特性、敞水性能、桨叶及整桨载荷等水动力特性进行了分析,为直翼推进器水动力性能预报及桨叶及推进器设计提供了技术支撑。     

箱形船水动力特性的数值计算

本文采用RANS方程和RNGκ—ε二方程湍流模型对带自由表面的箱形船的水动力特性进行数值计算。数值计算时，使用有限体积法离散控制方程，对流项采用二阶迎风差分格式，扩散项采用中心差分格式，对一艘方形系数为0．95的箱形船进行一系列速度下流场、阻力、兴波、下沉和纵倾的数值计算，并与在中国船舶科学研究中心拖曳水池进行的模型试验进行全面的比较，结果令人满意，是自由面绕流的数值计算在箱形船这样特殊的船型上的成功尝试。     

波浪中两个浮体水动力相互作用的数值计算

如果两个相距较近的浮体漂浮在波浪中,那么作用在每个浮体上的流体将与仅及单个物体的情况不同。由于相邻物体的遮蔽效应及波浪反射的影响,作用在其中一个物体上的游泳力也会变化。此外,由于上邻物体的辐射波作用,另一个物体也会受到附加的辐射力。本文一维一势流理论计算了两个浮体的水动力相互作用,通过与现有计算和试验结果的比较,说明计算程序是可靠的。文中还给出了两船水面补给时的水动力相互作用计算结果。     

太湖水动力对悬浮泥沙作用的数值模拟*

湖泊中悬浮物浓度的影响因素主要是水动力条件,研究太湖水动力对水生植物的影响,有利于通过改善水动力条件来改善太湖水生态。采用三维水动力水生态数值模拟软件,建立太湖湖流模型和波浪模型,并经过模型验证;将验证好的湖流和波浪模型结果用于泥沙悬浮物模型的输入条件,计算不同湖流和波浪条件下的太湖冲淤变化和悬浮物浓度值,分析湖流和波浪对悬浮物浓度的影响。结果表明,太湖的水动力驱动作用力主要为风,风速越大,湖中水流和波浪越大,引起的悬浮泥沙浓度越大。利用数学模型可以很好地模拟太湖水流、波浪和泥沙三者之间的关系。     

螺旋桨水动力性能及流固耦合数值模拟

根据螺旋桨局部坐标转换成全局坐标的型值,建立螺旋桨的三维几何模型。基于商业软件,分别研究分区混合流体网格和结构网格的划分。使用Fluent软件分析螺旋桨的敞水性能,结合MRF转动模型和SST湍流模型研究螺旋桨在不同进速系数下的推力、转矩和敞水效率。与实验测量值比较,证实了该方法的工程可用性。基于Workbench平台,将CFD软件计算和有限元求解耦合起来,研究螺旋桨敞水时的单向流固耦合作用,对桨叶的结构强度进行校核计算,并分析螺旋桨应力,变形与进速系数的关系。     

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。     

螺旋桨四象限水动力性能数值模拟及应用

在螺旋桨数值模拟领域里,敞水桨四象限(前进中正车、前进中倒车、后退中进车、后退中倒车)的水动力性能研究几乎是空白。本文从桨的几何构建,网格生成,第一、四象限和第二、三象限的不同求解模式及流场特征,第二、三象限推力系数曲线拐点及相应的环流涡,进行了数值模拟和分析。对桨四象限的应用,以制动机动为例进行探讨。     

弯曲河道方形桥墩紊流宽度数值模拟

弯曲河道流态复杂,修建桥梁后桥墩对河道流场改变较大,对船舶航行安全非常不利。采用格子Boltzmann方法模拟桥墩三维紊流流场,并结合大涡模拟和运动边界处理方法,分析不同来流、弯曲半径等条件下的方形桥墩三维紊流宽度,由此建立了相对紊流宽度与弗劳德数之间耦合关系。利用上述成果,以四川新西林大桥为例进行验算,并与长江航道规划设计研究院的研究成果比较。结果发现,该方法得出的桥墩紊流宽度略大,但数值趋于合理。     

高边墩预应力钢筋混凝土坞式闸室三维数值仿真分析

为分析研究高边墩预应力钢筋混凝土坞式闸室结构的受力性能和计算方法,以安徽省颍上船闸工程为例,采用三维空间有限元模型,模拟墙后回填施工过程,计算作用于闸墙后的土压力荷载。由此进一步分析结构的变形和应力分布。对比分析有限元计算结果与实测值可以得出,计算值与实测值接近且趋势吻合。研究表明,当合理考虑土体和闸室的相互作用,并精确模拟回填施工过程,通过三维空间有限元可有效分析预应力闸室结构的受力性能。     

数值模拟在桥梁净空尺度论证中的应用

数值模拟是一种相对简便、高效的运用计算机数值计算相关方程并完成图像显示等的方法,在工程研究中有着广泛的应用。结合现行GB 50139—2004《内河通航标准》,介绍数值模拟研究在桥梁净空尺度论证中的应用,为桥梁通航参数的确定提供科学依据。     

作业状态下铺管船托管架联合体的水动力性能研究

本文将铺管船托管架联合体为研究对象,对100%装载铺管和10%装载铺管两个极限工况进行数值模拟计算。以此为数据基础,对铺管船铺管作业期间多个浪向下的水动力性能进行研究。通过多海况多浪向下的船舶运动计算结果对比,详细分析托管架对铺管船水动力性能的影响。结果托管架对于船体的垂荡运动的影响较大,并随浪向的变化而不同。且加装托管架后,船体的横摇运动大幅减弱。     

舰船顶浪遭遇畸形波的波浪水池数值模拟研究

畸形波对船舶航运极具威胁,已引发多起海上事故,因此有必要对舰船遭遇畸形波进行数值模拟。基于长峰波随机海浪模型,在相位调制生成畸形波的同时考虑了舰船航速的影响,可以对舰船在顶浪航行定时定点遭遇畸形波的非线性波浪环境进行建模,利用CFD生成数值波浪水池,并对畸形波生成过程中畸形参数、峰度、陡度的变化以及速度分量随深度的变化进行分析,从一定程度上反映畸形波的演化特性,并验证数值模拟的有效性。     

基于重叠网格的导管桨非定常水动力性能数值模拟

为了研究特种推进器导管桨在非定常下的水动力性能,本文提出一种基于重叠网格的方法,实现了导管桨旋转过程中的非定常水动力性能仿真高精度模拟。本文通过求解RANS方程,采用湍流模型Realizableκ-ε,借助新款计算流体软件STARCCM+,应用重叠网格技术和MRF模型分别计算了导管桨在非定常与定常时的水动力性能,分析了压力流场细节,并与已有试验值进行对比,验证了采用重叠网格技术和STAR CCM+流体软件应用于导管桨非定常和定常水动力性能计算的可靠性。研究结果表明,应用重叠网格技术获得的非定常水动力性能的计算精度更高,尤其是在螺旋桨的推力和扭矩方面。