三维复杂群桩水流力特性数值模拟研究

本文利用ANSYS Fluent,通过建立的三维水动力数值模型研究了矩型圆柱群桩在不同桩距条件下的水流纵向水流力、横向水流力及总水流力分布规律。同时,对目前实际工程中常用的菱型、圆型及哑铃型圆柱群桩在不同桩距下的纵向水流力、横向水流力及总水流力进行了研究。     

日照港LNG码头配套航道及防波堤工程方案

日照港岚山港区北作业区规划新增LNG码头,针对其配套航道及防波堤工程平面布置问题,提出3个方案。采用数值模拟方法,推算不同方案下港池、航道,尤其是口门处的测点流速。计算结果表明,工程建设后,港池内各点在防波堤掩护下流速有所降低;受防波堤挑流作用的影响,口门位置处横流流速达到最大;以方案2流速相对较小,且流速大于某一值的持续时间较短。在方案2基础上进行优化,将一段防波堤调整为导流堤,由于导流堤上方可通过一部分水体,堤头附近航道横流有所减小。     

沥口枢纽上游口门区通航水流条件试验研究

船闸口门区通航水流条件的好坏直接影响航运的安全。针对沥口枢纽上游口门区及连接段通航水流条件差、横向流速大等问题,通过建立沥口枢纽河段水工整体物理模型试验,提出在坝轴线上游设置浅坝,调整河道河势及导流墩分流等优化措施。试验结果表明:优化方案下口门区及连接段内水流流态得到明显的改善,通航条件满足规范要求。船模航行试验表明最大通航流量Q_(20%)=4 661 m~3/s,并论证在此方案下通航的安全性与工程可行性。     

基于现代造船模式的船体零件编码研究和应用

基于对现代造船模式下船体分段建造作业的分析,应用编码技术,结合先进设计软件的编码功能,根据船体分段零部件特点,对工程编码、分段编码、组立类型代码、组立编码、零件分类代码、零件号和零件加工代码的设置,组立流向、编码级数和编码完整性,编码体系与TR IBON设计软件的匹配等问题,通过综合研究,建立了一套基于现代造船模式的船体零件编码体系。     

山区桥群河段桥梁间距与净跨关系研究*

桥群的形成增加了碍航程度,给船舶的正常航行及通航安全带来较大影响。基于概化弯道桥群河道条件,采用船舶操纵运动数值模拟方法,拟定出了概化弯道桥群河段上的桥间距与桥梁净跨间的内在关系。同时考虑实际的河道条件,给出了桥群河段桥间距与桥梁净跨耦合关系的一般形式。利用上述研究成果,分别以四川沱江邓家坝和重庆长江菜园坝桥群河段为例,分析研究了拟建邓家坝大桥桥址与桥跨布设方案的可行性,评估了菜园坝桥群河段的通航环境     

波浪作用下带月池结构船体运动数值预报

  目的  带月池的海上平台作业效率及作业安全性要求不断提高,波浪作用下平台自身运动及月池内流体运动带来的共振问题愈发凸显。  方法  为此,基于势流理论的常数边界元法,开发波流与三维物体相互作用的数值模拟计算程序。选取某带月池钻井船,对其运动展开频域数值计算,对无航速时数值模型计算程序的计算结果与水动力软件AQWA计算结果进行对比,验证无航速时所开发计算程序的可靠性。将波流工况计算结果与实验结果对比,验证该数值方法的准确性。  结果  通过比较多种月池长宽比、月池吃水、波浪入射角度以及有、无航速情况下的船舶运动,发现带月池钻井船在升沉和摇摆运动上都会发生共振现象,引入迎流流速会调制和加剧月池的共振。  结论  研究结果可为带月池船舶的运动响应预报及共振抑制提供参考依据。     

浮码头与旁靠船舶的运动响应特性研究

本文基于三维势流理论,采用数值分析方法研究了浮码头与散货船旁靠系泊的运动特性。考虑缆绳和护舷的非线性特性,探求了波浪周期对浮体运动、系缆力的影响规律。研究结果表明：考虑间隙内水体运动影响,旁靠散货船在横浪条件下的纵摇和纵荡运动有所增大。浮码头在计算工况下,缆绳受力较大,在某些工况条件下超出了国际系缆力标准的要求,旁靠散货船的缆绳在计算工况下均未超标,满足要求。研究结果为浮码头系泊系统的设计及工程运营提供理论参考。     

基于GEKO湍流模型的JBC流场数值模拟

  目的  两方程模型是RANS工程计算中常用的湍流模型,其中SST k-ω湍流模型具有良好的壁面距离自适应性和逆压梯度流预报能力。然而,湍流模型构造过程中引入的经验性参数使得湍流模型不具普适性, 为此,研究采用引入流动控制参数的方法提高湍流模型对船舶流场的适用性。  方法  在经典SST k-ω湍流模型的基础上,GEKO（Generalized k-ω）湍流模型通过引入流动分离参数C_S和旋转修正参数C_RC分别控制流动分离强度和流动旋转效应,以提高湍流模型对各类流动的适应性。针对JBC船型,采用SURF程序对其流场进行数值模拟并与试验结果进行对比,以考察不同设置下新参数对船体阻力、伴流场和压力分布的影响。  结果  计算结果表明,与经典SST k-ω湍流模型相比,GEKO湍流模型中C_S和C_RC的设置会影响到JBC船型的阻力预报及伴流场预报。  结论  湍流模型的参数化修正具有提高湍流模型适应性和精确度的潜力,对湍流模型工程应用改进具有参考价值。     

稳定分层流数值模拟方法及圆球绕流特征研究

  目的  旨在研究分层流中潜艇加减速对尾迹特征特性的影响规律,为潜艇尾迹隐身提供理论依据。  方法  应用CFD技术,首先验证该技术模拟潜艇运动对自由面兴波的准确性,再基于自由面兴波与其辐聚辐散场、内波速度场进行分析,对实尺度潜艇进行加减速航行模拟。通过对自由面速度场求散度,深入研究潜艇加、减速对自由面及跃层的影响。  结果  研究表明：潜艇进行非定常运动时,尾流场横波、散波分布规律较匀速运动截然不同,其兴波夹角增减约10%~25%,且兴波峰值位置明显前置与后置,结合波高及速度散度场得到潜艇加、减速造成自由表面辐聚辐散效应的差异。  结论  当潜深和分层模式等相同,潜艇减速时,可降低尾流场扰动、兴波高度及其粗糙度,加速状态可显著增加潜艇近场扰动与被探测概率。     

丁坝绕流问题的紊流数学模型

本文应用水深平均k-e紊流模型,采用SIMPLEC计算方法,成功地模拟了丁坝绕流问题,并与相应的试验资料作了比较,计算结果表明该方法适用于模拟有回流存在的复杂水流。同时还探讨了模型中主要参数对回流长度的影响,并对其灵敏度作了分析计算,对参数作了修正,使计算所得的回流长度与实测值更吻合。