界面追踪的Level Set和Particle Level Set方法

Level Set方法是20世纪90年代很流行的界面追踪技术,国外已有个别实例将此方法应用于不可压缩流体的计算。但其对界面具有抹圆的作用,造成梯度很大的界面失真。Particle Level Set方法可以弥补这一缺陷。本文首先介绍了这两种界面追踪的方法。然后采用五阶WENO格式离散空间导数,并采用三阶 TVD Runge Kutta方法离散时间导数,用计算机Fortran语言建立了界面追踪的模型。最后通过平移流场中的同心方框、旋转流场中的缺口圆和剪切流场中圆的三维界面的追踪算例,对两种方法进行了对比验证。同时,用剪切流场中圆的算例对比了 Particle Level Set和单纯拉哥朗日方法。结果表明,Particle Level Set对界面的描述更为精细,可以用于大梯度的界面追踪;Particle Level Set和单纯拉哥朗日方法的结果很接近。

平推式造波板运动的数值模拟

平推式推板造波机是近岸及海洋工程波浪物理模型试验中非常重要的试验设备。文章通过垂向二维数学模型,利用线性造波理论来模拟造波板运动,分析了造波板前后水体动力过程,以及当造波板后不设消波设施时,造波板至后墙距离对水体动力过程的影响。该数学模型以包含水气二相流系统的Navier-Stokes方程为基本控制方程,应用粒子Level-Set法追踪自由水面,并应用部分单元法,结合局部相对静止法来模拟造波板的运动。研究表明借助垂向二维数学模型研究造波机的运动特性是可行的。

近岸波浪数学模型的发展

概要地介绍了国内外平面二维、垂向二维和三维波浪数学模型的研究进展及其应用情况,探讨了波浪数学模型的发展方向。

基于完全非线性Boussinesq方程的源函数数值造波

探讨了应用于完全非线性 Boussinesq模型模拟波浪传播变形的数值造波和波浪分析方法。采取在造波区的流体运动方程中引入源函数的造波法以实现无反射造波。通过数值试验探讨了造波函数中系数δ的取值。为模拟不规则波 ,采用了线性波浪叠加法。利用相关函数法进行谱估计 ,以检验不规则波造波效果。文中讨论了采用相关函数法估计海浪谱时 ,参数Δ t、m、和 N之间的关系。

一种三角形网格自动生成技术

在研究总结目前流行的三角形网格自动生成法的基础上,提出前沿生成与Delaunay三角化组合起来的三角形自动生成方法。该方法解决了Delaunay法中离散点域的构造问题,不会产生重合点,不用进行点集排序和坏点剔除,同时避免了前沿生成法中过多的校验。该法计算效率高,对复杂边界适应性好,可实现三角形尺度的渐变过渡。应用该方法成功进行了三峡电站日调节数学模型计算域的自动剖分。

防波堤护面六角型多孔块体的试验研究

本文介绍了一种新型的斜坡式防波堤护面块体——六角型多孔块体,它具有嵌固性好、抗浪能力强、节省混凝土的特点.通过水工模型试验,给出稳定性与波高、周期、水深、坡度、摆放方式、孔隙率、垫层情况的关系,及重量对稳定的影响,给出了块体设计计算方法和相应公式.

青岛液体化工码头工程潮流数值模拟分析

通过潮流的数值模拟 ,从流的角度对青岛港液体化工码头拟建工程的 4个方案进行了研究分析和评价。由此得出 ,方案 1船舶靠离条件最好 ;突堤端部不同堤长对流场影响不大 ;

挟沙水流引起底床冲淤变化的数值模拟

本模型为垂向二维数学模型,以修正的NS方程为基础,采用粒子Level Set方法和对流扩散方程分别模拟自由水面和悬沙运动,根据底床物质质量平衡的原则计算底床变形,可模拟水流引起的底床冲淤变化。该模型将水流模型扩展到泥沙运动领域,以二相流概念简化自由水面边界条件,模拟悬沙、底沙和底床变形;采用固定的笛卡尔坐标,不需重新划分计算网格,可方便地处理流体—泥沙—结构之间的相互作用;并以含沙水流穿越航道挖槽的落淤和在水流作用下管线基础局部冲刷为应用实例,验证其合理性。针对床面变形过程中可能出现泥沙坡面大于泥沙休止角,进而引发滑坡的情况,建议以虚拟时间法进行相应处理。

圆弧面防波堤波浪力初步研究

圆弧面防波堤是在半圆形防波堤基础上开发的一种新型防波堤。首先通过与半圆形防波堤相同条件下的波浪试验,检验圆弧面防波堤的稳定性,并利用数值波浪水槽对圆弧面防波堤的水力特性进行初步研究,探求造成圆弧面防波堤与半圆形防波堤波浪力差别的主要原因。通过圆弧面防波堤与半圆形防波堤波浪力的对比试验,提出了圆弧面防波堤波浪力的简化计算方法,以半圆堤正向水平波浪力乘以一修正系数,在堤顶淹没情况下修正系数可取1.3,在堤顶出水情况下修正系数可取1.1。

一种改进的近岸波浪破碎数值模型

提出一种基于完全非线性Boussinesq方程的改进波浪破碎模型,用于模拟近岸浅水波浪破碎。模型借助水滚的概念,提出一种确定k方程紊动模式中紊动源项的计算公式,通过解k方程计算Boussinesq方程中的涡黏系数,实现对破碎波的模拟。岸边界采用窄缝法,使得模型可用于波浪爬坡的计算。用实验室实测波高和增减水资料对模型进行了验证,得到了一致的结果。紊动源、紊动动能以及紊动耗散率的计算结果表明:①在破波点处紊动源项值最大,随着波浪向岸边传播,逐渐减小;②破波点处,水平方向的对流和扩散在紊动能量输移中发挥重要作用;③岸边附近紊动源与紊动耗散接近平衡。

波浪水流作用下疏浚抛泥损失的水槽实验

为了了解在恶劣海况下疏浚弃土的输移规律.在波流水槽中进行了单纯水流和波流联合作用下抛泥损失的模拟实验.实验表明,波流联合作用下抛泥损失率随波高加大的增长比单纯水流作用下损失率随水流速度加大的增长要明显.利用实验资料,估计了悬沙和底沙输沙造成抛泥损失率的分配和抛泥区底沙输移速度,并讨论了以波流场的挟沙能力作为参数分析抛泥损失率与流场动力特性关系的可行性,比较了窦国仁、刘家驹和曹祖德3种波流场的挟沙能力表达式用于这一分析的结果.

半圆型防波堤波浪力计算方法的讨论

半圆型防波堤设计施工规程征求意见稿根据不同应用条件规定了两套波浪力计算公式。两套公式各有一定适用范围 ,但也存在都可使用的搭接区域 ,本文利用实际工程情况 ,比较两套公式计算结果的衔接合理性。计算结果表明 ,两套方法得到的水平波浪力可满足要求 ,但垂向力计算尚需进一步验证。

黄骅港进港航道航行船舶下沉运动量试验

船舶下沉运动量是影响船舶在黄骅港进港航道富裕水深的重要安全问题之一。通过船模试验研究分析了浅水域影响船舶下沉量的主要因素,非接触式采集技术在试验中得到了应用。在分析结果的基础上,得到了影响下沉运动量的主要条件并给出了考虑航速、波流共同作用、水深等因素的船舶下沉运动量。

不完全立波的二维数值波浪水槽模拟

利用二维数值波浪水槽研究波浪在防波堤前的运动状态 .模型选用Navier -Stokes方程作为基本方程 ,以有限元法对基本方程进行离散 .以直立堤前完全立波和越浪条件的不完全立波、斜坡堤前的不完全立波等典型情况的模拟为基础 ,组合这些典型情况模拟削角堤前不完全立波运动 ,探讨其堤前波面、波节点及波腹点位置、波压力等特性变化 .

船模运动六分量的非接触式测试系统

采用目前工程领域应用广泛的非接触式测试技术,对船模六自由度运动量的测量进行了探索。利用类似DPIV(PIV)技术原理,通过追踪光源在屏幕的位移量来反映船模的运动量,消除了直接在船模自身加载仪器对其运动的约束影响。结合实际测试的数据结果进行了比较,证明了该系统的可信性。

天津港复线船闸船舶在闸室的停泊条件分析

根据天津港复线船闸水力学模型试验结果,分析船闸输水系统在灌泄水过程中影响系缆力的因素。并针对海船闸的船舶允许系缆力标准进行了探讨。

波浪对浮式建筑物的作用

对波浪作用下浮式码头撞击力和稳性试验中趸船与防冲护舷的模拟进行了较为详细的论述 ,并对某浮式码头设计方案进行了试验分析。

波浪模型试验中底部摩擦的研究

1 前言 波浪在大洋深水中传播,能量损失主要来自水质点运动内部的粘性阻尼。波浪进入浅水区后,除了破碎,海床对波浪水流的摩阻力引起的能量损失较为显著,必须加以考虑。许多学者对于波浪水流的底部摩阻应力进行了大量的试验研究工作,结合现场的波浪观测,给出了多种成果。由于波浪的底部水流方向、大小的非恒定性且天然海床差别很大,如何准确模拟底部摩擦的影响,成为波浪模型试验的一个重要方面。国内外学者提出了关于底部摩擦的比尺修正方法,但其精度仍依赖于原型的结果。文中结合国家“九五”攻关课题《深水航道对波浪传播影响规律研究》的部分成果,对几种理论进行对比,并对模型试验提出自己的看法。

汕头防沙堤施工控制波高与本海域风的关系

本文通过对汕头地区风浪资料的分析,用不同方法得到了防沙堤施工期控制波高与本海域风的关系。其结论对安全施工起到了指导作用,同时也为类似缺少长期风浪同步观测资料的工程提供了一种可行的分析方法。

山海关和芷锚湾测波资料的分析和对比

本文通过山海关和芷锚湾两地实测波浪资料的分析对比,指出了山海关短期所测资料是可信的.分析了两地测波资料的差异和原因.并找出了相关关系,为利用芷锚湾站的长期观测资料推求山海关波要素.提供了一个可行方法.