非恒定流垂线流速分布规律的初探

从雷诺方程出发 ,通过对非恒定流的沿程阻力损失在垂线上分布规律的修正 ,可获得非恒定流和恒定非均匀流垂线流速分布公式。若定义均匀流垂线流速分布为A型 ,则非恒定流或恒定非均匀流垂线流速分布一般为B型和C型。B型分布在主流区 ,分布梯度大于A型 ;C型分布与A型相反 ,分布梯度一般为负     

三峡下游非恒定流的数值模拟

对三峡坝区下游的黄陵庙至南津关长约28.5 km的河段进行了一维和二维非恒定流数值模拟。文中采用Presimann四点偏心隐式差分求解一维非恒定流,采用正交曲线坐标系下二维水深平均数学模型进行二维非恒定流计算。根据实测资料,由河段上、下游的黄陵庙、南津关(二)水位站测定的水位过程给定水位边界条件,通过河段中的莲沱、石牌、平善坝水位站的实测水位过程以及黄陵庙(陡)水文站实测的流量过程进行模型验证,结果表明一维和二维数模计算出的水位、流量过程与实测值符合良好。由于二维计算时间远大于一维,因此在拟定和优化三峡—葛洲坝联合调峰运行方案时可主要采用一维非恒定流模型,在某些工况下,因通航限制而需要限定局部河段流速时可采用二维非恒定流模型。     

金沙江宜宾段非恒定流过程及传播特性

金沙江、岷江的非恒定流调节过程较为复杂,在宜宾汇合后形成新的非恒定流向下游传播。通过近年实测资料,分析金沙江、岷江非恒定流特征及汇合效果。结果表明:宜宾段非恒定流特征与向家坝电站下泄非恒定流的符合度更高,岷江的非恒定流无典型过程;宜宾段水位变幅和金沙江、岷江水位变幅存在线性关系;涨幅在1.7 m左右,起调水位在1 m左右的泄水波可作为宜宾段非恒定流过程的典型代表,其在下游的传播速度沿程基本保持一致,衰减幅度随着距离的增加而减小。     

乌江渡枢纽下游航道二维非恒定流数学模型研究

受上游乌江渡枢纽调峰影响,乌江的乌江渡枢纽至漩塘河段水位陡涨陡落。建立乌江渡枢纽下游航道二维非恒定流数学模型,验证了原型水位和流速分布,计算了不同工况条件下乌江渡枢纽泄水波传播过程,研究了乌江渡枢纽非恒定流下泄对下游航道的影响。     

非恒定流作用下输沙率变化过程研究*

通航河流修建水利枢纽后,调峰发电下泄类似“人造洪峰”的非恒定流和含沙量趋近于零的清水,破坏了河流的平衡,给河床演变、航道整治技术等带来新的课题。通过水槽试验、理论分析等手段,研究枢纽下游非恒定流作用下均匀沙的起动与输移规律。研究认为：非恒定流作用下输沙率变化过程与水流条件具有不同步性,并与水流非恒定强度P有关,当P＞032时,水流参数峰值一般先于输沙率峰值;当P＜032时,水流参数峰值滞后于输沙率峰值。     

非均匀海底环境下铰接超大型浮体的水弹性响应分析

本文采用基于离散模块思想的频域水弹性分析方法,对处于非均匀海洋环境下的铰接超大型浮体的水弹性响应进行分析.该方法首先将连续浮体离散为多刚体系统;然后应用三维势流理论获得各个刚体的水动力系数,将其与弹性梁刚度阵进行耦合,得到浮体在波浪作用下的运动学方程;随后引入铰接约束矩阵,建立铰接超大型浮体在非均匀海底环境下的运动学方程,在频域中求解该方程得到浮体的位移响应;最后利用梁的弯曲理论,获得浮体的弯矩分布以及铰接点处的轴向力和剪力.通过对比不同入射角度、波长和海底条件下浮体的水弹性响应,发现非均匀海底对铰接点的位移和受力有明显的影响.     

明渠非恒定流下输沙对比研究

明渠非恒定流下的输沙是河流泥沙运动力学的基础问题。针对现阶段水库下泄、山洪暴发引起的非恒定流对泥沙的影响与恒定流下不同,利用现阶段国内外的非恒定流输沙数据进行对比分析,发现各研究者未得到一致结论,因此非恒定流及对应的输沙仍处于起步阶段。通过定义了一个新的非恒定系数,将各个研究者的数据进行对比整合,找到了非恒定流与输沙的普遍规律。     

光滑明渠非恒定流传播速度实验研究

建立了一套高精度的明渠非恒定流实验系统,并通过40组水槽实验研究光滑明渠内正弦型连续非恒定流的传播速度.实验表明,明渠非恒定流的传播速度为非恒定流波峰时的流速和微波波速之和.通过相关分析拟合得出的公式计算结果与实测数据吻合较好.拟合公式能较好地反映非恒定流传播特性.     

Prandtl混合长紊流模型模拟丁坝绕流

<正>1 前言 丁坝绕流的模拟是检验紊流模型成功与否的最好算例.本文利用物理概念明确的Prandtl混合长紊流模型,采用三角元法,成功地模拟了紊动特性较强的丁坝绕流,说明Prandtl混合长紊流模型可以用于包含回流水域的水流计算.2 基本方程及数值计算方法2.1 基本方程 平面二维非恒定水流运动包含二阶紊动项的基本方程:     

长江上游日调节非恒定流对拴疆碛浅滩航道要素的影响*

向家坝水电站日调节非恒定流与岷江日调节非恒定流在宜宾合江门汇合形成新的非恒定流过程,波长超过200 km,对宜宾—泸州河段（叙泸段）航道滩险的通航要素产生明显影响。采用平面二维非恒定水流数学模型,计算分析代表工况下日调节非恒定流传播规律及其对叙泸段拴疆碛航道要素的影响。结果表明：1）日调节非恒定流自合江门传递到拴疆碛约1.5 h,拴疆碛水位日变幅最大约1.053 m,相较于合江门衰减约30%,且波峰时期水面比降小于波谷时期,拴疆碛卵石滩采砂对非恒定流运动产生明显影响;2）代表性日调节非恒定流过程中,拴疆碛河段满足航道维护标准2.9 m水深的河宽在204~585 m,现有航标设置存在航道边界不满足最小维护水深情况,须对现有航标设置方案进行优化。     

河口潮流垂线流速分布与床面阻力研究

本文从液体不稳定流微分方程出发,推导了河口均质潮流垂线流速分布公式,水流切力垂线分布公式以及床面阻力公式,并用实测资料作了验证,二者基本吻合。在此基础上,应用大量的实测资料统计分析,得到了反映潮汐河口床面阻力系数变化的表达式。     

多块结构化网格在含附体水面船模粘性流场数值计算中的应用

本文使用RANS方程和剪切应力输运k-ω模型求解含附体的水面船舶粘性流场.整个计算域被分成很多区块,各个区块单独生成结构化网格,在包含不同附体部件的区块之间,网格是不匹配的,交界面处各流场变量由插值计算传递.计算中没有考虑自由液面的影响.从最后计算得到的桨盘面伴流分布结果来看,数值计算较好地反映了桨盘面流场的特征.     

弯道水流二维数值模拟及岸线整治的水动力分析方法研究

文章采用边界拟合坐标变换技术,克服了河道岸线蜿蜒曲折引起的计算困难,分析对比不同形式控制函数对所生成计算网格质量的影响,提出了一种简单易行的计算变换后网格地形的插值方法。建立了边界拟合坐标系下平面二维水流数学模型,对河北省境内的黎河西梁子河段水流情况进行模拟,计算结果与实测水位、流速资料吻合较好。根据二维恒定流动量方程,提出弯道岸线冲击力、剪切力的计算方法,以此为理论基础,计算了黎河西梁子河段岸线应力沿程分布。     

深水池垂向流的数值模拟

针对海洋深水试验池造流系统，运用CFD软件对均匀和非均匀垂向流速剖面进行数值模拟，分析研究了试验区域内水流在三个方向上的流速分布情况以及湍流强度的变化，并与目标流速进行了比较。结合模型试验，表明数值模拟的结果是可靠的，深水池能够较为准确地模拟出不同垂向流速剖面的海流，对海洋深水试验池的设计有着重要的参考价值。     

基于波浪载荷直接计算的三体船总纵强度评估研究

采用基于自由面格林函数法的三维线性势流理论求解三体船辐射和绕射的水动力问题,得到各重现周期和概率水平下的垂向弯矩和垂向剪力的长期预报极值,分析其统计特性和分布规律,并与规范计算值进行比较,在此基础上运用簿壁梁理论进行总纵强度评估,为三体船的载荷预报和结构分析提供参考。     

基于剪流分布规律的节点力加载方式在船体结构有限元分析中的应用

船体结构强度评估是船舶建造与设计过程中的重要环节.本文在总结研究现有的船体结构有限元分析加载方式的基础上,提出基于剪流分布规律的节点力加载方式.对于为模拟船体梁载荷而在各剖面处施加的集中力以及为进行强度计算需在各剖面处施加的调整载荷,使用本文方法将其离散至单元网格节点处并于与加载,得到的结果符合船体梁弯曲时的应力分布规律,这对于正确进行船体结构强度评估具有重要意义.给出适用于计算机实施的规格化加载过程,以实现船体结构有限元分析的自动加载过程.     

开孔分布对空腔流动特性的分析

开孔分布是影响空腔流动的一个重要因素.为了对开孔空腔流动有更深的认识,采用大涡模拟(LES)的方法,以Suboff艇体母线建立二维模型,研究4种开孔分布对空腔流动阻力,频谱特性及内外流交换的影响.对计算结果的分析表明,由于艇体表面的压力分布不同,孔附近产生纵向压力差,促使空腔内外流动交换,增加主艇体首尾压差阻力,进而使得总阻力增大.计算结果表明艇体阻力增加与内外流交换的密切相关,开孔位于中部时总阻力增量最小,内外流增量最小,开孔均匀分布时引起内外流流动交换剧烈,阻力增量最大,而且开孔引起总阻力波动幅值增加,频率分布特性发生相应的改变,开孔使得大幅波动频带变宽,可以预测噪声强度增加,频带变宽.     

船舶前缘引流减阻及流场特性数值模拟

为了减少船舶的粘性阻力,针对一条中低速船舶在其前缘开孔引流探索减阻效果。不计自由液面的影响,采用有限体积法和SIMPLEC算法,湍流模型为SSTk-ω两方程模型,压力采用标准格式,动量方程、湍动能方程和湍流耗散比率方程均采用二阶迎风格式,耦合求解Navier-Stokes方程和连续性方程,分析前缘引流对船体周围流场的影响及减阻效果。计算结果与原型船模的对比性分析显示:船艏压力系数明显降低,尾部压力系数有变化,船体壁面切应力略有降低,引流后总减阻率达到2%以上。     

串列螺旋桨水动力性能的数值预报

为了分析串列螺旋桨的水动力性能,本文运用计算流体动力学理论,结合雷诺时均 RANS方程和相对运动参考坐标系对其三维定常粘性流动进行数值模拟。应用 Fortran语言编制程序计算螺旋桨的型值点,并采用三次样条曲线拟合各点,建立串列桨三维模型。以某一串列螺旋桨作为研究对象,得到螺旋桨的推力系数、转矩系数以及流域内速度分布等水动力特性参数,并给出敞水性能曲线。计算结果与试验数据吻合较好,验证了数值方法的可行性和准确性。