基于FLOW3D的集成式水下基盘泥沙冲淤三维数值模拟

泥面下集成式水下基盘是为开采渤海通航区等海域油气资源而提出的新型基盘,其基坑周围局部冲淤是工程实践关注的问题之一。基于不可压缩粘性流体运动的Navier-Stokes方程建立泥面下集成式水下基盘基坑周围三维水动力数学模型,对不同粒径和不同流速情况下的局部冲淤进行了模拟。结果表明:泥沙粒径为0.005 mm时,由于泥沙较难起动,基坑附近局部冲淤较小。粒径分别为0.05 mm和0.1 mm时,在典型流速作用下,基盘附近可分别形成1 m左右和4 m左右的淤积。

纤维状海洋微塑料静水沉降实验研究

近年来海洋微塑料污染治理受到了学者们的广泛关注.海洋微塑料的种类包括纤维、碎片、薄膜和颗粒,其中纤维状微塑料在水体中含量最高.然而纤维状微塑料的沉降形态和沉降速度目前研究还存在不足,已有的一些半经验沉降速度公式需要更多的实验数据进行验证.对不同密度、直径和长径比的聚酰胺和聚酯纤维状微塑料进行了室内静水沉降实验,利用高精度颗粒沉降观测系统对微塑料颗粒沉降过程进行直接测量,并统计了纤维状微塑料颗粒的沉降速度和沉降形态.实验结果表明,当纤维状微塑料的长径比固定时,微塑料颗粒的无量纲沉降速度随无量纲颗粒等效粒径的增大而增大.根据实验测量值和公式计算值的比较,当纤维状微塑料的长径比L d≤6.0时,Khatmullina-Isachenko公式的计算结果较为准确,各组次平均相对误差小于23.61%;而当长径比L d>6.0时,Waldschläger-Schüttrumpf公式的计算结果较为准确,各组次平均相对误差小于20.18%.此外,实验中85.51%的纤维状微塑料的沉降状态是沿着长轴方向的,纤维状微塑料在下沉过程中有旋转形成最大阻力形态的趋势.实验所采用的纤维状微塑料为理想材料,实际海洋中的微塑料颗粒可能因长期光照老化导致表面粗糙度和比表面积增大,应用公式时应注意这些因素对沉降速度造成的影响.本文为微塑料沉降速度的公式选择提供了参考,并为海洋微塑料治理提供了科学依据.

惠州LNG码头工程西护岸波浪断面物理模型试验研究

港口海岸工程中,当护岸后方的防浪要求提高时,合理利用原有护岸进行加固与改造更为经济。针对惠州某LNG码头工程西护岸的斜坡式结构进行物理模型断面试验,通过在已有断面结构后方增设新防浪墙,使其在满足稳定性与越浪要求的同时兼顾使用场地的集约性,为护岸设计提供了科学依据。结果表明:在100 a一遇高水位与100 a一遇波浪要素组合条件下,将贴近前防浪墙的4排3 t扭王字块换为5 t扭王字块后,护岸可以同时满足稳定性与越浪要求。同时,通过缩短前后防浪墙的间距直至5 m时,断面依然满足越浪与排水要求,该方案节省了后方陆域使用面积。

明渠层流近床面颗粒拖曳力研究

泥沙颗粒受到的拖曳力是泥沙运动的主要驱动力,而当前应用于计算流体力学-离散颗粒法(CFD-DPM)耦合模型进行水沙运动模拟的泥沙颗粒拖曳力公式均没有考虑明渠流底床边壁作用的影响。求解不可压缩Navier-Stokes方程,对明渠层流不同雷诺数条件下床面附近不同高度处颗粒所受拖曳力进行了模拟,根据模拟结果变化规律,提出了综合考虑床面和水流惯性对标准拖曳力影响的修正拖曳力计算公式。与常用的单颗粒标准拖曳力公式和考虑遮蔽效应的多颗粒拖曳力公式相比,采用本文修正公式得到的水沙作用力更接近高精度数值解,应用于CFD-DPM输沙模拟获得的输沙结果与输沙率公式结果一致,应用分析表明输沙模拟应当采用粗糙底床边界。

两相流模型在南海内孤立波与沙波相互作用中的应用

为研究内孤立波与沙波的相互作用,本文对基于OpenFOAM的SedWaveFoam求解器进行改进,建立了内孤立波-泥沙运动欧拉两相流模型。在利用试验资料对模型进行验证的基础上,在南海北部典型代表性条件下,模拟分析了500 m水深位置沙波床面上内孤立波作用下的水动力变化和泥沙运动。结果表明,内孤立波逐渐离开沙波时,海底沙波背流面处出现与内孤立波背景流速反向的流速,在内孤立波导致的流场作用下,沙波床面上的泥沙悬起并运动到床面以上的水体中。振幅100 m的内孤立波可以导致床面以上14 m高的位置处出现约0.07 kg/m3的悬沙浓度。

沉管隧道管节浮态浇筑系泊数值模拟研究

为研究钢筋混凝土沉管管节在浮态浇筑系泊施工时的稳定性与安全性,对管节建立了仿真模型,并应用势流理论和水动力分析软件AQWA进行了模拟。研究设置两期浇筑模型及4种系泊方案,模拟计算施工的不同阶段在风-浪-流荷载耦合作用下、潮位变化时管节在6个自由度上的运动响应和缆绳张力。结果表明:在浮态浇筑施工中,位移与摇动主要发生在平行于流速方向的纵荡、平行于风向的横荡和以流速方向为轴的艏摇,纵荡的震荡幅度最大。拟定4种系泊方案中,采用六点系泊法的方案三与方案四在模型运动响应中表现较佳,其中包含12条缆绳的方案四可以显著降低管节的运动幅值,施工后期缆绳张力分布更加均匀,未超过安全张力范围,符合工程安全要求,是最佳系缆方式。

粘性泥沙絮凝现象研究述评(1):絮凝机理与絮团特性

絮凝现象是河口海岸细颗粒粘性泥沙研究的关键问题,它影响到泥沙运动的基本规律乃至河口海岸地理或环境的演变?由于问题的复杂性,目前对于粘性泥沙絮凝机理?絮凝影响因素及絮团沉降规律等还不是十分清楚?本文就近年来国内外对细颗粒泥沙絮凝现象,特别是絮团特性的研究进行了系统的总结,评价了部分研究成果,指出了需要进一步研究的问题?

波浪在台阶地形上的破碎

国内外已有不少在珊瑚礁盘上建造建筑物的实例，但对波浪在跨越礁盘时的破碎规律目前尚缺乏深入的了解．本文将珊瑚礁盘简化为台阶地形，对规则波在台阶地形上的破碎规律进行了实验研究，得到了描述波浪临界破碎、破波带宽及波浪衰减规律的经验公式．这些结果可为珊瑚礁盘上的建筑物设计提供依据．

黄骅港海域沿堤流现象遥感图像分析

通过黄骅港所在海域的卫星遥感图像分析,揭示了由建筑物引起的沿堤流和环流现象,并对其形成原因进行了初步分析。比较沿堤流和环流形成时的不同水动力和气象条件可以得知,建筑物引起的沿堤流与环流一般是在落潮情况下出现,而且风吹流与波浪沿岸流对沿堤流与环流的形成可能起着十分重要的作用。从泥沙运动的角度而言,沿堤流的作用可能造成黄骅港外航道局部水域含沙量较高,从而造成外航道局部区域的较严重回淤。

扰动淤泥与沉积淤泥的流变特性研究

为了分析不同沉积状态的淤泥流变特性 ,本文将淤泥作为线性粘弹性体 ,提出了根据泥 水系统控制方程解答和波浪在泥床上传播时的实测变化规律求取淤泥流变参数的反分析方法 ,并利用遗传算法分别求解搅匀(扰动 )与自然沉积淤泥的流变参数 .结果表明 ,淤泥平均密度相同时 ,自然沉积淤泥的弹性模量明显大于人工搅匀淤泥的弹性模量 ,两者的粘性系数随淤泥密度的变化规律也有明显区别 。

黄骅港海域表层泥沙特性及其影响

根据黄骅港所在海域的海岸演变规律,描述黄骅海岸总的泥沙运动趋势;根据现场测量结果给出黄骅港附近海域海床表层泥沙颗粒的分布规律,从港口回淤角度指出黄骅海岸应属粉沙淤泥质海岸;根据不同气象条件下黄骅港海域现场悬沙含沙量和悬沙粒度分布的测量结果,分析黄骅港海域表层泥沙的运动特性,并指出航道的可能回淤模式和疏浚对策。

考虑外环境影响的船舶操纵模拟自动舵系统

自动舵系统是建立船舶操纵离线模拟模型所要解决的关键问题之一。本文给出了一种船舶操纵模拟自动舵系统 ,该系统可以对船舶出入港时受到的复杂载荷 ,如风、浪、流、限制性航道等做出合理反应 。

黄骅港外航道淤积的二维数学模拟

为了合理模拟和预测黄骅港外航道淤积现象,基于SWAN风浪模型、ADCIRC潮流模型和波流共同作用下的挟沙力模型,建立了描述强风过程中波浪、水流、泥沙变化的二维数学模型,揭示了强风过程中各种复杂动力因素综合作用下黄骅港海域泥沙运动过程以及航道强淤现象,该数学模型的计算结果为黄骅港外航道整治工程提供了依据。

波浪作用下的床面摩阻系数

波浪作用下床面摩阻系数对于波浪变形和床面剪应力的准确计算,乃至海岸泥沙运动的合理描述具有重要意义。在收集大量波浪边界层和床面剪应力测量数据的基础上,建立了波浪作用下光滑和粗糙紊流边界层床面摩阻系数的显式计算公式,并进一步建立了可涵盖波浪边界层所有流态的摩阻系数显式计算公式,该公式具有不需迭代、不需判断流态、应用方便的特点。

粉沙质海岸港口布置模式探讨

根据近年来粉沙质海岸的港口工程实践和流场数值模拟结果,分析了粉沙质海岸港口发生淤积的原因,指出了波浪掀沙是港口回淤的主要诱因,沿堤水流运动对航道淤积起着重要作用。为了减小粉沙质海岸航道淤积,推荐了粉沙质海岸修建港口的合理平面型式,即栈桥与双堤环抱式布置,同时讨论了已建港口减淤的合理整治措施。

左胸前外侧切口食管床全胃移植颈部食管胃吻合术1567例

１９７２～１９９５年，我们收治了食管癌患者１５２２例及食管良性疾病４５例，对所有患者均经左胸前外侧切口切除胸段食管，将胃经原食管床行左颈部食管胃吻合，效果满意。１临床资料与方法１．１一般资料本组共１５６７例，男９５５例，女６１２例。年龄７～８２岁，平...

黄骅港泥沙静水沉降特性研究

利用黄骅港海域床面表层泥沙进行不同颗粒级配的粉沙类泥沙静水沉降试验 ,揭示粉沙群体中不同粒径组分的分选沉降现象 ,给出不同颗粒级配泥沙在不同含沙量情况下沉降泥沙质量随时间的变化曲线 ,提出不同百分比沉降质量的代表沉速概念 ,给出黄骅港不同级配泥沙的代表沉速 。

遥感影像像素级融合方法比较研究

遥感影像数据的融合对于利用影像进行的分类、特征提取和目标识别具有重要的意义。文中阐述了IHS彩色空间变换融合法、主成分分析法(PCA)、Brovey法及Gram-schmidt法的算法实现,在此基础上对QuickBird全色波段和多光谱波段进行融合实验,最后从信息熵、灰度均值、相关系数、标准差和视觉效果5个方面综合进行定量与定性评价。分析结果表明,IHS整体上清晰,色调协调,保留了较多的空间信息,细节特征明显,质量较好。

黄骅港外航道整治工程有关问题的探讨

在总结黄骅港海域泥沙运动规律和航道回淤机理的基础上,对黄骅港外航道各种整治工程方案进行评价,论证了已经实施的整治工程方案的合理性。根据实测资料和数值模拟结果分析了整治工程实施后的航道淤积规律和减淤效果,并指出了港口发展需要进一步研究的问题。

渤海海冰演化的三维数值模型

基于非结构化网格、有限体积三维海洋模型FVCOM建立了海洋-海冰耦合的渤海海冰数值模拟系统.模型中考虑了海冰动力过程和海冰热力过程,讨论了适合渤海的冰厚度分类规则、临界冰厚、短波辐射在冰内的透射率以及冰的热传输系数的合理取值.利用美国国家环境预报中心(NCEP)一小时一次的再分析气象数据作为驱动对2003—2004年冬季渤海海冰过程进行了模拟.模拟的渤海温盐计算值与实测值吻合较好,模拟的渤海冰盖分布与同期卫星遥感结果接近,模拟的辽东湾初冰日、终冰日的海冰面积、海冰厚度及其最大值和最大值对应的时刻与实测值基本一致.模拟与实测结果对比表明,建立的三维海冰数值模型能比较合理地反映渤海动力过程、气象条件影响下的温盐场过程以及渤海海冰的生消演化过程,具有较高的计算精度和计算效率,适合用于渤海海冰中长期数值模拟.