A second order volume of fluid （VOF） scheme for numerical simulation of 2-D breaking waves

Among all environmental forces acting on ocean structures and marine vessels, those resulting from wave impacts are likely to yield the highest loads. Being highly nonlinear, transient and complex, a theoretical analysis of their impact would be impossible without numerical simulations. In this paper, a pressure-split two-stage numerical algorithm is proposed based on Volume Of Fluid (VOF) methodology. The algorithm is characterized by introduction of two pressures at each half and full cycle time step, and thus it is a second-order accurate algorithm in time. A simplified second-order Godunov-type solver is used for the continuity equations. The method is applied to simulation of breaking waves in a 2-D water tank, and a qualitative comparison with experimental photo observations is made. Quite consistent results are observed between simulations and experiments. Commercially available software and Boundary Integral Method (BIM) have also been used to simulate the same problem. The results from present code and BIM are in good agreement with respect to breaking location and timing, while the results obtained from the commercial software which is only first-order accurate in time has clearly showed a temporal and spatial lag, verifying the need to use a higher order numerical scheme.     

我国公共工程PFI融资模式项目风险管理研究

从PFI融资模式的基本内涵和运行机制出发,运用项目融资与风险管理等相关理论,对PFI项目风险进行了详细分析,并依据PFI项目风险的分担原则和机制,提出了应对我国PFI项目风险的管理策略及相关措施,以期对推进我国PFI项目健康、快速发展有所裨益.     

级配碎石基层沥青路面力学响应的灰关联分析

文章采用美国KENPAVE软件对比分析了2种典型级配碎石基层路面结构在不同厚度条件下的路表弯沉、沥青层底拉应变、土基顶面压应变等力学指标,并采用灰关联法分析了各力学指标对结构影响的显著程度。研究表明:倒装路面结构形式优于柔性基层路面结构形式,且碎石夹层厚度为15cm左右时,结构形式最优。     

基于IVCBC涡方法和动刚度矩阵的 深海立管的三维计算模型

文章针对深海立管长细比非常大的结构特征,视立管为质量集中的多自由度索模型系统。通过有限体积法将该模型系统离散为多个有限体单元,首次提出基于应变能计算立管动态刚度矩阵的算法,并采用IVCBC涡方法计算有限体的外载荷,构建了一种三维数值研究深海立管涡激振动的新方法。应用该数值计算方法探索了立管耦合前后的振型、尾流模型、流体力以及泄涡频率的特征。发现了立管涡激振动的涡泄频率不再满足Strouhal数的规律和多频"锁定"现象导致立管出现多种高阶模态振动共存的特征,该研究为立管的设计制造提供了重要的指导意义。     

人工块体护面防波堤与宽肩台防波堤对比

斜坡式抛石防波堤的护面结构,是防波堤结构设计中至关重要的部分。通过对福建某防波堤护面块体的研究,将人工块体护面的斜坡堤与宽肩台斜坡堤进行分析对比,并通过物理模型试验验证,得出两种不同结构形式在掩护效果、护面稳定性、石料用量、工程造价等方面的不同特点和差异性,对类似防波堤工程护面结构选型具有参考价值。     

基于高雷诺数的并联双圆柱绕流研究

文章采用基于边界瞬时涡量守候的拉格朗日方法(IVCBC),结合并列双圆柱的特点,建立了双圆柱绕流数值计算模型。对高雷诺数下Re=6×10~4,间隙率为T/D=1.1~7的并联圆柱双圆柱二维绕流特性进行了研究。提出了双圆柱间隙中点的速度区别宽窄尾流的新方法。分别讨论了流体力系数随间距增加的特点,脉动流体力的特点,尾流特征以及斯托哈尔数特征。研究发现:区别宽窄尾流的新方法是可靠的;在双圆柱尾流附近有五种尾流模型存在;同时发现了在宽窄尾流的频率,存在一个中间频率。     

台风"莎莉嘉"过境期间某泻湖内波浪特征分析

通过在某岛礁泻湖内布置ADCP波流测量仪器,采集到2016年21号台风"莎莉嘉"期间的波浪数据.结合布置在泻湖口处风速仪的风实测数据,本文对该时间段内的波浪特征进行分析.由波浪统计数据分析发现有义波高随时间的变化趋势与风速的变化趋势高度重合;谱峰周期的变化则要晚于风速的变化;谱峰方向在台风起主导作用期间与风向高度一致.通过分析多个无因次参数以及对风浪和涌浪进行分离发现测点与台风中心距离开始变大的这个时间点有着重要的意义.在该时间点,波长开始变长,波浪由无限水深波浪转变为有限水深波浪.一些波浪特征值,比如谱峰周期、a/L,也发生比较大的变化.此后在七级风半径不再覆盖测点时,该处波浪由风浪转变为涌浪.对波浪谱进行分析发现,在台风主导期间,其谱为单峰谱,其余时间则为双峰谱.     

一种高精度的天文导航姿态与航向解算模型

利用天文导航进行运载体姿态及航向解算是导航领域一个新的研究课题,具有重大的研究意义及应用价值.本文介绍了一种构建在天球坐标系中的天文导航姿态与航向解算模型.该模型在不利用惯导姿态数据的前提下进行计算,通过构建的模型演变得到运载体的精确姿态及航向,可以有效校正惯导设备因惯性陀螺漂移而导致的姿态误差与航向误差.实际应用表明,该模型对于校正惯性陀螺漂移,提高惯导设备精度具有重大意义.     

半潜船概率破舱稳性浅析

应用国际通用的概率破舱稳性理论对半潜船的分舱情况和破舱稳性进行初步分析.通过大量计算研究舱室垂向水平分隔限制、初始装载状态和边舱几何形状对分舱指数A的关系及影响,得到相关要素间的关系曲线图表和船舶设计指导原则.结合一艘半潜船破舱稳件概率方法的计算实例.针对概率衡准(SOLAS)做出计算结果的理论解释.最后给出半潜船的设计要素,对船舶设计初期指导压载水舱划分和评价概率破舱稳性具有参考价值.     

地下连续墙条件下基坑渗流场和应力场模拟分析

运用拉格朗日差分法,对采用地下连续墙的深基坑工程建立数值模型,分析了不同高度挡墙对渗流场、应力场的影响.计算结果表明:地下连续墙的高度超过基坑底部的深度时,坑角地下水渗流速度、土体竖直应力减小,墙体两侧水头差、土体水平应力增大;墙体高度进一步增加时,渗流速度、墙体两侧水头差、土体应力变化幅度逐渐减小,趋于稳定.同时计算结果还表明,地下连续墙发生断裂后,坑角断裂区域附近土体渗流速度、水平应力急剧变大,极易产生渗透破坏,说明墙体发生破坏时,渗透破坏的危险性甚至可能高于无挡墙的情况.