M船型阻力数值模拟

采用商业软件fluent对M船型阻力进行数值模拟,用VOF方法处理自由液面,得到不同航速下M船阻力。将数值计算结果与模型试验结果进行比较,在Fr〈1时,数值计算结果与船模试验吻合;1     

基于N-S方程的航行船舶辐射问题数值模拟

基于N-S(Navier-Stokes)方程,进行了航行船舶辐射问题的数值模拟,包括强制垂荡和强制纵摇的模拟.计算了船舶垂荡和纵摇的附加质量和阻尼.数值模拟中,控制方程--BANS(Reynolds Averaged Navier-Stokes)方程和连续性方程使用有限体积法离散,非线性自由面采用VOF方法处理.文中给出了以不同航速前进的船舶强制垂荡和纵摇的力与力矩,以及船舶垂荡和纵摇的附加质量系数和阻尼系数,并与DUT(Delft University of Technology)的试验数据进行了比较,二者吻合良好.     

弧形防浪墙的迎浪面波压力数值模拟

以Navier-Stokes方程为控制方程,使用VOF方法追踪自由液面,对FLUENT进行二次开发,将各功能区的源项表达式添加到动量方程中,从而实现动量源造波和消波。模拟二阶Stokes波作用下不同断面形式防浪墙的流场和波压力,并将计算结果与物理模型试验数据进行对比,结果吻合较好。比较直立式和弧形防浪墙波浪压力数值计算结果可以发现,在相同水位和波浪要素情况下,作用在圆弧墙上的最大点压强明显大于直立墙,而且最大压强发生在圆弧部分,工程中应该对圆弧部分进行加固处理。     

流体自由界面追踪方法对比研究

流体自由界面追踪方法研究是近年来计算流体力学的热门课题,已有多种方法提出.文中对有代表性的VOF方法和Level Set界面追踪方法进行了比较.根据各种算法对旋转和剪切2种虚拟流场中界面演化的追踪结果,探讨了各种方法的准确性.计算结果表明,与VOF方法相比较,Level Set方法,特别是粒子level set方法能够更好地捕捉运动界面.     

高速滑行艇CFD精度研究

文章基于RANSE VOF求解器,对高速滑行艇稳定直航状态下的水动力计算精度进行研究。根据模型试验中的航行姿态,建立水气二相流模型进行数值模拟。分别采用结构化网格和切割体网格对楔形体进行计算,分析阻力和动升力的计算精度。通过比较得知,对于高速滑行表面问题,切割体网格和结构化网格同样可以满足工程精度,而前者能够很好地适应复杂的滑行艇表面且网格生成较为便捷。因此文中进一步采用切割体网格对滑行艇进行数值计算,精度同样满足滑行艇的模型试验,验证了CFD方法可以满足两相流中高速滑行表面的水动力计算精度问题。     

低水头枢纽消力墩位置对消能效果的影响

低水头枢纽通常采用消力池底流消能的方式来消减泄水闸下泄水流的能量,而消力墩的位置对水跃的形式、强弱影响较大,从而影响整个消力池的消能率。采用计算流体力学软件Fluent的VOF模型,探讨消力墩位置对消力池内水跃特征、湍动能耗散率分布及消能率的影响。结果表明：消力墩位置会影响消力池消能率——消力墩布置在消力池长度的0.65及以上时,其消能效果与不布置消力墩时相差不大;消力墩布置在消力池长度的0.35处时,消力池的消能率最大,比布置在0.65时消能率提高约10.5%。     

三维滑坡涌浪的产生及其传播过程的数值研究

从Navier-Stokes方程出发,采用VOF法追踪自由液面,基于流体计算软件FLOW3D,模拟宽广水域内滑块下滑所引起的涌浪及其传播过程,将数值结果与实验结果进行对比可知,计算值与实验值吻合较好．在此基础上,研究了涌浪产生时相同角度不同半径和相同半径不同角度测点位置的波高;并对涌浪产生后水体的流场结构以及自由液面的变化过程进行了研究．研究结果表明,该数学模型具有较高的精度和适应性,能较好地模拟滑坡崩落所导致的涌浪现象,对水库大坝设计及滑坡涌浪灾害预防具有一定的参考价值．     

三维气泡运动的数值模拟

文章基于VOF模型,借助FLUENT软件,对单个三维气泡在近自由面运动进行了数值模拟。采用了VOF的PLIC界面重构方法,追踪气泡运动过程中气泡表面的变化。监测了气泡上升速度变化以及气泡运动对自由液面的影响。通过对直径不同的气泡数值模拟,得出了气泡运动的一些基本规律。本文数值模拟结果与实验值对比分析,三维数值模拟数据与试验结果吻合较好。     

水环真空泵内部气液两相流动的数值分析

文章采用CFD软件,利用VOF气液两相流动模型,滑移网格技术和二阶精度迎风格式数值研究了水环真空泵的泵壳内的三维两相流动特性。文中给出了计算结果的三维两相分界面,速度矢量和静压等值线分布的分析,结果与经典理论分析结论一致,验证了本文数值计算方法的可靠性。本文工作为理解和掌握水环真空泵内部真实流动特性和提高水环真空泵的效率提供理论依据和数据参考。     

基于VOF方法的不规则波数值波浪水槽的阻尼消波研究

对基于VOF方法的不规则波数值波浪水槽进行了阻尼消波研究。在水槽右端的出流边界处,设置了一定长度的海绵层来吸收波浪,海绵层的衰减系数采用线性分布的形式。通过不同入射波参数的数值计算结果,比较了不同形式的衰减系数和参数的海绵层消波效果,给出了对应不同波要素范围的海绵层参数取值范围。对浪高仪位置处波面历时采用两点法进行了分离,波浪的反射率满足计算要求,给出了数值水槽中不同时刻波面高度空间分布情况,应用快速傅里叶变换得到计算波谱,计算波谱与靶谱吻合较好,计算结果表明所采用的海绵层阻尼消波是一种很好的边界处理方式。