U型防波堤与波浪相互作用的数值模拟

半淹没式固定U型防波堤,通过在自由水面附近设置挡浪结构增加能量耗散而达到降低港内波浪的目的;为了减小U型防波堤波浪反射,在其左侧设置成可渗透型沉箱。本文基于Navier-Stokes方程,采用k-ε模型封闭雷诺方程,以spatially-averaged方程作为孔隙流的控制方程,用VOF方法跟踪自由表面,建立了波浪与建筑物相互作用的数学模型,采用该模型模拟了规则波入射时波浪与可渗透型U型防波堤的相互作用,针对不同尺寸U型防波堤,进一步讨论了U型防波堤对波浪传播中反射和透射的影响。     

双壳油船底部破舱水下原油泄漏过程三维数值模拟

为研究双壳油船因搁浅或触礁导致底部破舱油品水下泄漏的过程,文中基于流体动力学理论,建立了双壳油船油舱三维数值模型,利用VOF模型表面跟踪方法对互不相容流体交界面液相流动问题进行了模拟,通过动态监测舱内油、水等运动特征对整个泄漏过程进行了阶段划分及特征分析,并将数值模拟结果与实验结果进行比较。比较结果表明：文中的三维数值模型能够比较准确地反映油品水下泄漏过程,可用于分析双层底内部流场特征。     

带舭龙骨柱体的横摇阻尼的粘性流计算

文章用RANSE求解器计算在自由面上带舭龙骨二维柱体的横摇水动力系数(附加惯量和阻尼).采用有限体积法(VOF)和两相流技术在时间域内求解柱体横摇强迫振荡所扰动的带自由面粘性流场.由柱体所受到的横摇水动力矩的时间历程导出横摇水动力系数.文中所给算例与已公开发表的试验结果吻合令人满意.     

基于OpenFOAM开源程序的无反射数值波浪水槽

基于计算流体动力学开源程序OpenFOAM,通过在质量守恒方程中添加质量源来实现域内源造波,结合VOF法捕捉自由表面,并采用阻尼消波,建立了二维无反射数值波浪水槽。算例结果表明,所建立的二维无反射数值波浪水槽可以较好地模拟行进波和立波,并且能够较好地避免边界反射及二次反射。     

均匀粘性流体中截断直立圆柱体受迫振荡的三维数值模拟

研究了直立截断圆柱体受迫振荡时的三维绕流问题.以不可压缩Navier-Stokes方程为控制方程,采用有限体积法和PISO算法,以自身泻涡频率为振荡频率建立数值模型对受迫振荡圆柱体进行研究分析.分析对比了受迫振荡圆柱体与静止圆柱体力系数差别及流场特性,并取多组雷诺数对柱体的力系数和流场进行了研究分析,总结了受迫振荡圆柱体力系数幅值及平均力系数随雷诺数的变化规律.     

基于Film模型与VOF模型的A柱溢流仿真

雨天行车时，雨水会在车窗上形成水渍影响驾驶员视线，从而给安全行车带来重大隐患，其中对视线的影响最主要是来自于雨刷运动激励下的A柱溢流。提供了一种雨水管理性能仿真解决方案，通过结合Film模型与VOF模型，可以得到与试验结果接近的溢流过程，修正了Film模型自身的误差。仿真结果表明，在车速为80 km/h时，雨水在A柱中上部发生溢流，雨水越过A柱后在侧窗导水槽积累，并有部分雨水从导水槽溢出，水流呈条状分布，集中在侧窗上部。     

适用于具有复杂海底边界的自由表面流动模拟方法

提出了一种适用于具有复杂海底边界的自由表面流动模拟算法?基于非结构化四边形网格的VOF法。利用非结构化四边形网格在拟合曲线边界上的优势,此法能够在不引入任何边界处理和人工耗散的条件下,直接求解具有任意复杂海底边界的自由表面流动问题。该算法采用MLER法来对流界面,提高了VOF算法的体积守恒精度。大应变界面对流数值实验结果表明,该算法体积守恒性较好,且具有二阶的形状误差收敛率。     

液体晃荡数值模拟研究综述

诸多工程实际应用往往会涉及到液体晃荡问题.自上世纪50年代以来,人们业已对晃荡问题进行了许多颇有成效的研究工作且取得了丰硕成果.本文仅就液体晃荡的数值研究和进展,尤其是对各类自由液面的追踪技术进行了全面的综述.就目前而言,对晃荡进行数值研究已有数种方法可供选用,但具体采用何种方法,必须根据实际问题的特点而定,因为每种方法各有其优缺点.今后的研究工作重点应针对大幅晃荡,发展更为有效的方法以便更好地模拟自由液面的翻卷、破碎及合并和计算晃荡的瞬时冲击载荷.     

Numerical simulation of nonlinear wave force on a quasi-ellipse caisson

A three dimensional numerical model of nonlinear wave action on a quasi-ellipse caisson in a time domain was developed in this paper. Navier-Stokes equations were solved by the finite difference method, and the volume of fluid (VOF) method was employed to trace the free surface. The partial cell method was used to deal with the irregular boundary typical of this type of problem during first-time wave interaction with the structure, and a satisfactory result was obtained. The numerical model was verified and used to investigate the effects of the relative wave height H/d, relative caisson width kD, and relative length-width ratio B/D on the wave forces of the quasi-ellipse caisson. It was shown that the relative wave height H/d has a significant effect on the wave forces of the caisson. Compared with the non-dimensional inline wave force, the relative length-width ratio B/D was shown to have significant influence on the non-dimensional transverse wave force.