基于动态规划法的调水工程闸泵切换优化调度方案

针对跨流域调水工程运行线路中经验型闸泵切换启闭形式的问题,选取位于山东省德州市中心城区潘庄引黄灌区马颊河左岸辛店闸至沟盘河水库整条线路为研究区域,基于动态规划的正向递推法,以调水线路经济最优、调水最快为目标函数分别建立2个调水过程模型;利用Python语言对2个调水过程模型进行计算,确定不同运行阶段的闸泵切换方式、开启时刻及开启时长,得到流量与水位相结合的经济优且调水快的闸泵切换优化调度方案。结果表明,沟盘河水库初始水位为影响总运行费用及总调水时间的主要因素,闸泵切换优化调度方案可使运行费用降低20%,总调水时间缩短8%,提升了调水线路的经济效益与运行效率。

基于OpenFOAM的潜堤——双弧板组合结构水动力特性数值研究

鉴于双弧板式透空堤的消浪性能仍不理想,提出了一种潜堤—双弧板组合结构,并基于OpenFOAM软件建立了波浪与该结构相互作用的数值模型,采用试验结果对所建数值模型进行验证。在此基础上,讨论了该新型结构的消浪特性、波压力分布特征以及所受波浪力的影响因素。结果表明,透射系数随相对板宽的增大而减小,反射系数则相反。透射与反射系数随相对潜深的变化较为显著。当结构位于静水位上方(即相对潜深为-0.05)时,透射系数最小而反射系数最大;当结构位于静水位下方(即相对潜深为0.05)时,透射系数最大而反射系数最小。该组合结构两块弧板上下表面的正负压力变化关于横轴近似对称,不同测点处的压力值差异显著。水平波浪力与垂直波浪力的变化趋势大致相似,但垂直波浪力远大于水平波浪力。研究结果可为其工程应用提供理论指导与技术支撑。

基于OpenFOAM的弧形防浪墙受力特性的数值模拟研究

弧形防浪墙具有优良的返浪效果,工程应用较多。本文以弧形防浪墙为例,基于OpenFOAM开源程序,应用雷诺平均Navier-Stokes方程描述流体运动,建立了波浪与结构物作用的二维数值模型。通过试验验证所建立的数值模型,探讨不同形式弧形防浪墙所受波浪压强分布特点的异同、弧形防浪墙圆弧半径对所受波浪力的影响。结果表明:在不同波浪要素条件下,弧形防浪墙迎浪面所受波浪压强随测点高程的增大而减小,同一测点上所受波浪压强随弧形防浪墙圆弧半径的增大而减小。防浪墙迎浪面受到的波浪力随着波高的增大而增大,随波长的增大先增大、再减小、再增大,且在波长最大时波浪力达到最大值。在相同波长下,波浪力随圆弧半径增大而减小。

楔形冲箱的二阶斯托克斯波制造理论及其SPH检验

冲箱式造波机已应用于国内外许多物理水池,但缺乏制造二阶斯托克斯波的冲箱运动控制理论。基于冲箱浸没体积的变化量与生成的波浪体积相守恒的原理,推导了关联楔形冲箱运动与目标波浪要素的隐式方程组,并给出了制造二阶斯托克斯波的约束条件。应用推导的造波理论,在经过精度检验和收敛性分析的光滑粒子流体动力学(SPH)波浪水池中模拟二阶斯托克斯波的生成。将数值波面与解析波面进行比较,显示生成的二阶斯托克斯波的波形稳定、波要素准确,证实了该造波理论的可靠性。