浮式平台运动加速度短期极值快速预报方法

提出一种基于浮式平台运动响应幅值算子(RAO)的频域方法,对浮式平台上任意位置加速度短期极值进行快速预报。假设浮式平台为刚体,通过运动互相关函数与运动谱密度函数的转换关系得到运动谱传递关系;从浮式平台重心运动谱快速转换得到任意点加速度谱,基于谱分析方法得到短期极值预报结果;对一艘浮式生产储油船(FPSO)船进行加速度短期极值预报,采用时域计算结果对该方法的准确性与有效性进行验证。研究结果表明,所提预报方法预报精度良好,同时具有极高的预报效率,能满足工程应用需求。

基于双层刚性植被倾伏角度变化的明渠水流数值模拟

为了探究双层刚性植被倾伏角度变化对明渠水流特性的影响,采用标准k-Omega SST紊流模型,对双层刚性植被倾伏角度变化的明渠水流特性进行了数值模拟,结合实验实测数据,分析了测点流速变化,评价其影响因素。结果表明,倾伏角度对流速影响较大,随着倾伏角的增大,水槽内混合流速增大,在植被后形成圆柱绕流,绕流尺度随着倾伏角的减小而增大;在倾伏角度不同时,各测点的流速都经过3个拐点,呈现“增大—减小—增大”的变化趋势。在水流流经植被顶端两侧处时,湍动能k值变化最明显。同一测点,倾伏角越小时,流速受到圆柱绕流的影响越大,阻力越大,流速越小;倾伏角度与湍动能k成反比关系。

射流掺气对水垫塘及坑底压强影响的实验研究

通过对射流掺气与不掺气时,水垫塘底板及冲坑底部脉动压强的对比试验,研究了掺气对水垫塘及冲坑底部压强特性的影响。结果表明:在冲坑未形成前,掺气使水垫塘底板上射流冲击区的脉动压强增加;无论是否掺气,滞点时均压强的量纲一分布遵从相同的规律,底板量纲一时均压强分布存在很好的自模性,且与气体冲击射流的压强分布具有相同的规律。冲坑形成后,掺气不再明显增大冲坑底部的脉动压强,掺气后,坑底脉动压强没有明显的变化。

库水位下降时的岸坡非稳定渗流问题研究

水位下降时岸坡的渗流是涉及土体由饱和向非饱和状态过渡的水-气二相流过程,目前相关研究成果大都假设孔隙气压力为0,忽略孔隙气的影响。根据水、空气的质量守恒定律和达西定律,结合多相流理论建立水-气二相流模型,采用高效的积分有限差分法求解,通过变换主要变量,实现饱和(单相)与非饱和(二相)的相互转变,并给出各种边界条件下合理的数学处理方法。通过Muskat渗流问题,验证了上述模型的正确性;并对某土质岸坡水位下降时的非稳定渗流问题进行分析,结果表明,岸坡的基质吸力小于浸润线以上的负孔隙水压力,在浸润线以上的很大区域为毛细管水饱和带,其土体饱和且基质吸力为0,这对边坡稳定十分不利,精确分析水位下降的边坡稳定问题时,孔隙气压力变化的影响值得研究。

漫滩恒定明渠水流的三维数值模拟

采用Naot Rodi代数应力模型(N R模型),结合非均匀交错网格下的混合有限分析法(HFAM)来计算漫滩水流的三维流动。为了得到稳定的收敛解,作了两点改进:其一为非均匀网格中数值离散的导数项二阶格式的引入;其二为复式断面分块耦合技术的采用。给出了漫滩水流主流速等值线、二次流的断面分布、垂线平均流速的横向分布以及主槽与全断面流量比随相对水深的变化规律。部分结果与实验资料的对比,表明N R模型和HFAM能较好地用于研究漫滩水流流速、流量和水位的关系。

动水压力及其对坝体地震反应影响的研究进展

由于大坝事故可能产生的灾难性后果 ,合理确定地震时坝面动水压力是地震区新建坝设计和已建坝安全评估的一个重要因素 .自从Westergaard (1933)的创造性研究开始 ,许多研究者对坝面动水压力及其对坝体地震反应影响进行了研究 .由于计算工具和计算方法的局限性 ,在初期的研究中一般都采用简化模型 ,假定坝体和地基为刚性 ,分析刚性坝面动水压力 .随着计算机性能的不断提高 ,多种数值方法开始广泛应用于分析坝面动水压力 ,坝面动水压力分析的计算模型不断完善 ,逐步考虑了坝体和库水的动力相互作用、地基柔性的影响、库水可压缩性的影响、库底淤积泥砂层的影响以及非线性反应的影响等 .本文详细回顾了上述几方面的研究进展 ,总结了库水的可压缩性、坝体、库底淤积砂层。

二维浅水流动的一种普适的高性能格式——有限体积Osher格式

天然水体具有形状复杂的计算区域和水下地形。本文采用无结构的网格以适合这一情况,并能方便地根据工程应用的要求局部地和适应性地加密网格。相应地,对二维水流计算问题采用了有限体积法的数学表示。跨单元边界的法向数值通量通过用Osher格式求解黎曼问题得到。文中给出了适合于二维浅水方程组的有关单元界面和各种物理边界的法向数值通量公式。分析了这一格式所具有的优点,包括:普适性、守恒性、逆风性、单调保持性、高效性、对间断的高分辨率、边界处理和内部格式相容,以及不引入数值边界条件等。最后,通过长江口南支水流计算的实例,阐明其良好性能。

迷宫滴头水力特性非定常数值模拟研究

应用非定常模型对迷宫滴头三维非定常流动进行了模拟。基于标准k-ε湍流模型和VOF多相流模型,得到了流道内的速度、压力分布及滴头的水力特性,分析了水滴从形成到滴落的全过程。结果表明非定常模型计算值与实测数据吻合良好,其精度高于定常模型计算结果。

复式断面明渠二次流的数值模拟

采用Launder-Ying雷诺应力模型对复式断面明渠二次流流动进行数值模拟,和实测资料对比,验证了数值计算的合理可靠性,并进一步分析了不同滩地水深时复式断面明渠二次流运动的流动结构和特性.结果表明,二次流的阻滞导致主流流动减缓;二次流主要产生在明渠固壁拐角和近岸区域;二次流对主流速度等值线有强烈影响,使其沿二次流流动方向凸起,在滩槽结合部表现最明显;随着滩地水深的增加,主槽涡强度相对减小,滩地涡强度相对增大,滩槽结合部主流速度等值线在更大范围向自由水面凸起,主流高速度核心区域也逐渐由主槽中部向滩槽结合方向移动;在滩地水深h/H=0.5左右时二次流最强.

温室灌溉技术的发展

针对目前温室灌溉发展,总结了温室灌溉的特点。根据有无土壤将温室灌溉分为有土灌溉和无土灌溉,根据灌溉布置空间将温室灌溉分为平面灌溉和立体灌溉,并就其具体发展进行了详细的探讨,最后阐述了温室灌溉的具体应用。

静止浅水环境中二维铅垂掺气射流的试验研究

对静止均匀浅水域中的铅垂掺气射流进行了试验研究 ,探讨了掺气浓度对水面最大隆起高度的影响 ;多种工况的研究成果表明水面隆起高度分布具有自相似性 ,并给出了统一的表达式 ;当掺气浓度小于 30 %时 ,最大隆起高度随着掺气量增加而增大 ,当大于 30 %时 ,其值基本趋于常数。借助于三维测速仪 ,得到了射流中心剖面的流场。与纯射流的流场对比表明 :水气两相流具有减小射流涡量的作用 ,有趣地发现 。

水垫塘底板脉动压强量测技术与实验研究

通过工程实际向大家详细介绍了脉动压强的量测技术与测量方法．在乌江构皮滩水利枢纽整体模型水垫塘底板上的应用与实验研究，就是利用点式脉动压力传感器通过放大器放大后，送给A／D转换器进行转换，然后通过计算机进行数据采集及数据处理．由此获得水垫塘底板上冲击区的时均压强及脉动压强特性：（l）在各种不同工况组合时，底板的时均动水压强值△Pmax／γ都小于165kPa（16．5m水柱），可作为动水冲击压强的控制指标；（2）水垫塘底板上的脉动压强最大均方根水柱σp，／γ＝4．23m，发生在表孔单独泄流校核洪水工况1，最大均方根值与最大时均压强值都发生在冲击点处，并沿程有规律的衰减．

冷却池近区湍射流与远区环流耦合计算模型

针对浅水型冷却池的热污染问题,采用近区湍射流,远区浅水环流的耦合模型,流场的近区计算结果为远区计算提供边界条件,而温度场采用远近区耦合的迭代计算。计算结果与实验比较,符合良好。

动水压力波高阶双渐近时域平面透射边界Ⅱ:计算性能

为了阐明动水压力波高阶双渐近平面透射边界在时域内的计算性能,本文从时域求解、稳定性、收敛性、计算精度和计算效率等方面对其进行了研究和验证。为了提高计算效率,通过空间模态解耦将原时域高阶透射边界的求解转化为一系列单模态透射边界的求解。常微分方程系数矩阵的广义特征值分析表明,本文发展的高阶双渐近边界是渐近稳定的。高阶双渐近边界的等价频域动力刚度表达的误差范数分析显示,连分式逼近的计算误差会随着阶数的增加迅速下降,计算结果快速收敛于准确解。刚性坝算例表明,在计算精度相当的情况下,高阶双渐近透射边界与远置Sommerfeld边界方法相比在计算效率上有数量级的提高,并且还具备长期计算误差发展稳定的特点。上述研究和验证算例揭示了本文发展的高阶双渐近时域平面透射边界所具备的优良计算性能,可以考虑将其进一步应用到大坝水库动力相互作用分析中。

考虑薄膜力影响的浮板水弹性频域分析方法

提供了一种考虑薄膜力影响的海上浮动平板的水弹性频域分析方法。在线性假定下利用格林函数法求解浮动平板所受的波浪作用力和在水中运动的附加水动力系数。根据板的大挠度理论 ,考虑板内的薄膜力 ,建立了波浪中运动平板的水弹性运动方程。在求解了由一阶波浪力引起的板的一阶位移后 ,通过对与该位移有关的薄膜力引起的非线性力的频率分析 。

平原水库静冰压力推坡计算

本文进行了冰压力推坡计算研究,即在冰推力下,堤坝护坡结构强度校核问题,采用不同方法计算了冰压力的推坡作用,给出了计算实例.

水静力学中旋转抛物体问题的进一步分析

通过力学分析,研究了绕中心轴等角速度旋转圆柱体容器内的液体平衡问题,给出了自由液面方程.随后,证明了旋转抛物体的体积为同底同高圆柱体体积的一半.其次,在柱坐标系下,给出了旋转抛物线与圆柱体的轴线和母线,以及原液面围成的两部分投影面积之间的数量关系.

明渠水流-水质模型的格子Boltzmann方法

建立了一个明渠水流-水质的格子Boltzmann模型(LBM),经过Chapman-Enskog展开可以得出守恒形式的二维明渠浅水动力学方程组和对流扩散方程。对于浓度场,针对各向异性的紊动扩散系数提出改进的简化LBM模型,即松弛时间在纵向和横向不一致以及平衡分布函数不含流速的二阶项,更符合宏观方程。数值模拟了污染物的非对称扩散稳态和对流扩散输送的二维稳态问题,并与理论解进行了对比,相对误差在3%以下。对于二维恒定流下事故瞬时排放污染物的动态扩散输送问题,结果较好的反映了下游取水口处浓度增值随时间变化的高斯分布,和一阶迎风有限体积通量向量分裂法(FVS)的计算结果对比相对误差不大于1.8%。本模型具有很好的并行计算性能,在环境污染模拟与预测的数值计算领域有着广阔的发展前景。

CCL非线性平衡吸附条件下填埋场渗滤液运移过程数值分析

采用Langmuir等温吸附方程表示黏土对渗滤液中某种污染物的非线性吸附,依据污染物在多孔介质中运移机理,建立了渗滤液在饱和多孔介质运移的一维数学模型。在考虑填埋场采用压实黏土衬里防渗层、垃圾生物降解生成污染物的特性、在填埋场下含有一定厚度含水层等实际情况下,采用有限差分法求解控制方程。通过参数对比计算与分析表明,与线性吸附相比,非线性吸附使得污染物的穿透能力增强,污染物浓度随时间变化曲线尖锐而狭窄、峰值浓度出现时间提前、曲线有尾部拖长现象。组合参数Sl对污染物运移影响较大,当Sl取值较大时,可降低污染物浓度,"挫峰"能力增强,污染物浓度随时间变化曲线表现出线性吸附性质。参数K1对污染物运移影响较参数Sl小。压实黏土衬里的渗透系数较低时,弥散控制污染物运移,且弥散系数较大和较小时,穿透曲线分别表现出线性吸附性质和非线性性质。

灌溉基本理论及发展趋势研究

在总结灌溉理论的基础上,将灌溉理论分为灌溉基础理论、灌溉技术基础理论、灌溉技术应用理论三门九大子类,核心是作物需水量与需水规律。在围绕灌溉理论分类的基础上,根据21世纪的发展趋势,提出新时期灌溉工作者需要深入研究灌溉自动化、信息化、智能化以及具有3S技术的网络化迈进的问题,以期为21世纪农业发展提供新思路。