弯曲河段船闸引航道通航水流条件模拟

弯曲河段船闸上游引航道口门区存在复杂的流态,如回流、斜流等。采用物理模型试验与数值模拟相结合的方法,通过改变节制闸调度方式对船闸上游引航道及口门区通航水流的水力特性进行研究。结果表明,当上游来流1 000 m3/s,节制闸开启中四孔最大横向流速及回流流速明显小于节制闸开启左八孔;当上游来流1 500 m3/s,节制闸开启中四孔最大横向流速及回流流速大于节制闸开启左八孔;流量一致情况下,断面测点流速分布差别较大;控制节制闸调度方式可以有效削弱回流及斜流效应,保证通航安全。     

复式断面明渠湍流的统计特征和拟序结构

应用直接数值模拟(DNS)方法,研究了复式断面明渠湍流的一阶和二阶统计特征,分析了湍流拟序结构在复式断面明渠内的分布规律。首先,针对平板边界层湍流问题对数值模拟方法的精度进行了验证;随后,分析了复式断面明渠的主流流速分布、二次环流强度和分布,以及二次环流对主流流速分布的影响,讨论了紊动强度和雷诺剪切应力极值大小和分布特征;最后,再现了复式断面明渠湍流的三维拟序结构,阐述了滩槽结合处典型“发卡”涡结构的特征及其诱发二次环流的机制。     

平整冰推挤抗冰结构物的数值模拟和作用规律研究

冰海结构物通常装备抗冰锥等倾斜面的抗冰结构物,用来减小平整冰移动产生的推挤载荷。平整冰推挤载荷是冰海结构物的重要设计技术指标,准确模拟平整冰推挤结构物的载荷特征和破碎冰堆积形态等规律具有重要意义。本文采用FEM-SPH耦合方法和有限元法分别模拟了平整冰推挤抗冰锥结构的过程和现象,分析了抗冰锥水线面直径对碎冰堆积形态及推挤载荷的影响规律。研究表明,与有限元法相比,FEM-SPH耦合方法不仅可以准确预报平整冰推挤结构的动态载荷,还可以直观再现破碎冰的堆积现象,有助于理解和分析平整冰与结构物的相互作用规律。本文的FEM-SPH耦合算法模型和分析结论可为研究和设计冰海结构物提供参考。     

辐射空调送风方式对船舶舱室舒适性的影响

应用Airpak软件建立4种典型送回风方式的船舶舱室模型,进行船舶舱室内的气流组织模拟,通过预测平均评价和预测不满意数（PMV-PPD）、空气龄和温度场的模拟结果进行舒适性分析,目的是得到更合理的送回风方式。研究结果表明：在相同送风温度和送风量条件下,异侧上送下回形成的PMV-PPD、空气龄和温度场更加均匀;送风方式对辐射空调房间室内空气的空气龄分布影响较大,其中,同侧上送下回送回风方式的空气龄分布表现最差;对比异侧上送下回、上送上回和同侧上送下回3种送回风方式,送回风口异侧要优于同侧。     

基于软体驱动的蝠鲼扑翼运动数值模拟分析

介绍一种以蝠鲼为原型,采用软体驱动的水下扑翼结构机器鱼,在该机器鱼上布置多个驱动单元,实现灵活的仿生运动。对软体驱动器不同结构参数进行仿真对比,得出最优结构并获得运动学模型;结合动网格技术,在仿真环境下获得翼型在二维平面内大变形运动的升力特性,并分析不同驱动器在驱动频率影响下的运动特性。仿真计算结果表明：采用半圆形截面、径厚比为0.8～1.4的驱动器结构可在较低的气压下产生大范围的弯曲运动,且具有较小的径向膨胀变形,基本上不影响运动结构的水动力特性;通过调整不同位置驱动器的充气间隔频率,可使胸鳍前后缘结构具有不同的偏转角度,从而获得较好的升力特性,对应0.5 Hz下的胸鳍结构在不同工况下具有较好的升力表现;调整驱动频率对应扑翼运动频率,使胸鳍产生周期性的推力变化,伴随驱动频率提高,幅值变化增大。     

网衣生物附着对半潜式波浪能养殖平台水动力特性的影响

以“澎湖号”半潜式波浪能养殖平台为研究对象,采用基于1阶泰勒展开边界元法的中国数值水池软件,建立增加等效波浪载荷面积模拟生物附着的简化仿真方法,对6种生物附着覆盖面积率下的养殖平台频域运动响应进行分析。作为对均匀分布假设的修正,同时给出2种生物附着不均匀分布的模型,并将其计算结果与均匀分布模型的计算结果相对比。结果显示,网衣生物附着对平台横荡和垂荡2个自由度运动特性的影响显著,运动幅值最多增大10%左右,横荡2阶力增幅可达115.97%。     

探地雷达探测围堰抛石层厚的正演模拟与工程应用*

基于有限时域差分法,对空气-抛石-土层3层介质进行探地雷达正演模拟,分析雷达波传播过程和典型接收图谱。结果表明,雷达波在介质中以球面波形式传播,能量随传播距离逐渐分散,遇到电学属性不同的界面将产生反射和透射;根据雷达波反射和同相轴连续特征可推测抛石层与土层交界面,根据波形反射异常、波形反向、波速变慢可圈定疑似夹泥等软弱异常区,但多次回波使接收图谱畸变,易引起误判。将探地雷达应用于实际抛石围堰工程探测并结合钻孔勘测,探明了抛石层厚分布和抛石体内异常。     

带自由液面有限长圆柱绕流数值模拟

[目的]为了探究自由液面及自由端对典型钝体绕流问题的影响,对带自由液面的有限长圆柱绕流进行研究。[方法]基于延时分离涡模拟（DDES）技术和分段线性界面重构（PLIC）方法,利用自主开发的naoe-FOAM-SJTU求解器开展数值模拟。[结果]结果显示,自由液面和自由端的存在增大了局部位置的升、阻力,推迟了圆柱表面流动分离的发生;相较于深吃水位置,自由液面附近流向的速度“恢复”延缓,横向的速度呈向外运动的趋势;自由液面的变形产生了大量细碎的漩涡,自由端的卷拧状漩涡在一定程度上抑制了卡门涡街的发展。[结论]研究表明,目前采用的数值方法能够准确捕捉复杂流场,同时,自由液面和自由端的存在将显著改变流场沿吃水方向的分布。