基于DES方法的螺旋桨尾涡演化数值研究

采用分离涡模拟(DES)方法对多工况下螺旋桨的尾流场特性及尾涡结构进行数值研究,应用滑移网格技术完成螺旋桨敞水试验模拟,采用Spalart-Allmaras湍流模型封闭N-S方程组。数值计算结果显示:采用DES方法得到的水动力特性结果与模型试验结果吻合度高,DES方法能够较好地捕捉到螺旋桨尾流场中复杂的尾涡结构,螺旋桨不同桨叶产生的梢涡之间的自诱导和相互诱导作用引起尾涡结构形态变化,4叶桨梢涡结构之间会产生2次融合重组,毂涡振荡与梢涡演化之间存在相互干扰作用,不同进速系数下尾涡演化规律基本一致。     

海流能轮机叶片翼型的水动力学特性模拟

基于卧式海流能发电装置,采用雷诺平均N-S方程,对来流攻角从0°~26°情形下的叶片翼型进行数值模拟,分析比较不同攻角下水动力学特性的变化规律。结果表明:一定范围内增加攻角可有效提高升阻比,但升力系数最大时,升阻比、水翼捕能效率不一定最高,失速角也不一定是最佳攻角,验证了水翼失速的根本原因是边界层的分离;水翼吸力面与压力面的压差较大,此压差为水翼提供较高的升力系数,主要来自于水翼的前半部。此外,还分析了水翼周围流场的速度分布、压力分布等水动力特性与攻角的关系,为设计高效的海流能转换叶片提供了理论参考。     

基于FDS的船舶货物转运通道火灾模拟研究

为明确船舶货物转运通道内火灾的蔓延特性,利用FDS(Fire Dynamic Simulator)火灾模拟软件建立某船货物转运通道数值仿真模型并进行模拟仿真。根据仿真结果分析该通道内发生火灾时烟气的扩散情况,研究该区域温度及能见度的变化规律,获得通道内温度及能见度超出人员承受范围的时间。研究结果可为船舶发生火灾后人员疏散策略及消防预案的制定提供指导和理论依据。     

潮流泥沙数值模拟在潍坊港规划中的应用

将潮流泥沙数学模型应用于潍坊港总体规划方案比选研究。采用MIKE21软件建立潍坊港二维潮流泥沙数学模型,对总体规划的各项方案进行水流、地形冲淤、航道回淤等方面的数值计算,并进行方案间的比较分析。研究结果表明,各方案工程实施后流场无明显差别,周边地形冲淤变化不大且差别较小;航道回淤是该区域规划方案选择的关键因素,整体发展方案明显优于分离式方案;经多方面考虑离岸岛堤式方案尚不可行。     

超临界雷诺数下桥墩紊流宽度的计算方法

桥墩紊流宽度的计算与水流雷诺数的范围关系较大,将影响到计算成果的合理性。结合山区河流超临界雷诺数条件,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、河形等条件下的桥墩三维紊流宽度,由此建立了顺直河道和弯曲河道中圆型桥墩相对紊流宽度与弗劳德数之间的耦合关系。该研究成果通过四川邓家坝大桥航宽验算,与经验法及祖小勇算法比较,发现该方法得出的桥墩紊流宽度略小、其数值趋于合理。     

大型并列船坞岸壁结构变形时空效应分析及控制

依托长兴一期造船基地某大型干船坞工程,基于船坞基坑工程的设计特点和施工经验,建立三维有限元整体模型,对超大面积船坞工程时空效应和变形特性进行有限元分析。提出施工中预留部分土体和坞墩对坞墙钢板桩形成约束后开挖预留土体的两项措施,可对坞室基坑开挖时的变形加以控制。     

多体浮式防波堤消波特性数值模拟

多体浮式防波堤消波特性是决定其应用价值的重要因素,基于三维势流理论,通过使用Ansys Workbench软件和AQWA Graphical Supervisor(AGS)图像后处理软件,对多体浮式防波堤在不同入射角和浮筒吃水深度下的消波效果展开研究。结果表明,在入射角度为90°时,多浮筒浮式防波堤能够最大程度地消减波浪。同时,透射系数随吃水深度的增加而不断减小,但结构稳定性会下降。因此,实际工程中应尽量保证浮式防波堤的迎浪面与波浪的来波方向垂直,这样可以获得较好的消波效果,同时应尽量避免选择吃水深度过大的浮式防波堤。     

增大泥泵最大球形通道的方案

增大泥泵最大球形通道可以提升疏浚工程连续性,减少堵泵的风险,提高疏浚施工效率。泥泵最大球形通道和泥泵效率是泥泵设计中的矛盾点。针对上述问题通过调研提出了两种增大泥泵最大球形通道方案,采用数值模拟方法计算了3种方案的泥泵内部流场。通过对数值模拟结果的统计分析,对比3种方案泥泵的性能。确定了增大泥泵最大球形通道叶轮设计方案,为后续泥泵改造提供基础。     

基于CFD技术的5000 kW挖岩绞刀内部流动分析

绞刀的吸入性能极大影响疏浚工程的施工效率,研究绞刀内的流动特性对提高绞刀吸入性能意义重大。采用雷诺时均纳维斯托克斯(RANS)湍流模型的计算流体动力学(CFD)方法,对绞刀刀臂处是否带有沟槽设计的2种结构形式绞刀内部流动进行数值模拟,对2款绞刀内部的流动特性进行对比分析,验证沟槽设计的合理性及优越性,为5 000 k W挖岩绞刀的优化设计提供技术支持。     

船闸闸室结构的船-墙碰撞三维有限元分析

以江苏某重力式船闸闸室结构为例,采用ABAQUS软件建立船舶-闸室结构-土体三维有限元模型,对船舶撞击闸室进行瞬态动力分析,得到不同工况下的撞击力时程曲线和撞击力值等结果。研究结果表明:船舶撞击闸室的法向平均撞击力大小与船舶排水量的12次方、撞击速度的1次方、撞击角度的1次方成线性关系;将软件模拟的船舶法向撞击力数值与依据JTJ 307—2001《船闸水工建筑物设计规范》得到的计算值比较,发现规范公式得到的数值普遍偏小,低估了过闸船舶撞击力的影响。