溃坝水流引起的波浪传播及圆柱绕流特性分析

由于台风、暴雨等极端天气,容易引发溃坝,造成严重的经济损失和人员伤亡。通过对潮汕沿海地区的调查,发现存在地质灾害引发的溃坝现象。在水利工程的设计和管理中,分析溃坝灾害性水流对建筑物的影响是非常重要的。本文以自由滑落水体为溃坝水流,数值模拟了溃坝水流对圆柱体的影响,分析了圆柱体和水体周围的水流特性。数值模型采用雷诺平均纳维尔—斯托克斯(RANS)模型和流体体积(VOF)方法分析自由水面的演变。研究发现,在溃坝过程中存在不同的水流运动模式,导致在静止的水面上形成几种孤立的突起形式的溃坝波,从而在圆柱体附近的水中引起更长时间的扰动,使圆柱体更容易受到疲劳损伤。溃坝水高度的增加会导致管道上的水动力增加。该研究对水利工程中的溃坝研究和坝体设计具有指导意义。

流体力学实验与数值模拟仿真技术结合方法探讨

流体力学实验为许多高等院校流体相关专业的必修课程。通过流体力学实验可以使学生加深对流体原理的理解,在物理层面上提高流体力学的教学效率。随着计算机的发展,数值模拟技术逐渐成为流体分析的另外一种工具。如何实现流体力学实验和数值模拟仿真的有效结合,一直是现在流体力学教学体系的关键点,文章从理论和实践两个方面论述了相应的结合方法,从而达到提高教学效果的目的。

双孤立波沿斜向岸堤爬高的数值模拟

海啸对海洋海岸结构物会产生严重的影响,海啸在传播的过程中一般会简化为孤立波,余波的存在类似于第二个孤立波,孤立波在缓坡传播过程中会发生波形演化,本文通过数值模拟的方法,揭示双孤立波的传播及爬坡规律,一方面能够丰富孤立波理论,另一方面对分析海啸成灾机理和作用于结构物的水动力载荷特性有着重要的意义。基于平均纳维尔斯托克斯方程及VOF的方法,给出了数值模拟结果,包括爬高和回落过程中的速度场的变化。结果表明,双孤立波会产生强烈的回流作用,从而导致第二个孤立波的爬高程度明显小于没有水流影响的首个孤立波的高度。同时,双孤立波会对岸堤产生更为强烈的影响。