线边界法在潮流模拟中的应用

本文针对有限差分法在模拟潮流运动中遇到的边界问题 ,如岸边界问题、动边界问题和工程边界问题等 ,引入线边界的概念 ,并以此为研究对象 ,提出了较普遍适用的线边界法。实例应用分析表明 ,用线边界法处理各类边界问题 ,实用有效 ,简便易行。

冷却水工程物理模型试验潮流模拟及热力相似验证——以湛江奥里油发电厂为例

介绍了湛江奥里油发电厂冷却水工程物理模型试验的潮流模拟,并通过原体观测资料对模型的流场和热力相似性进行了验证,其成果为进一步对电厂相关问题进行物理模型研究提供了保证。

SMS模型在杭州湾潮流模拟中的应用

通过对实测资料(潮位、流速、潮量)的验证,确定本次数学模型的可靠性,它能为整个钱塘江河口综合规划方案的预测提供依据。

潮流模拟中平面紊动黏性系数及动边界处理的影响

利用实测资料计算不同平面紊动黏性系数下的潮流场,并就湿地特性动边界处理技术中3个主要参数独立变化情况下的潮流场作了进一步模拟;在此基础上,比较分析了紊动黏性系数及湿地特性中各参数对潮流场断面流速分布及沿程潮位变化的影响,同时,对湿地特性中各参数的合理取值进行了探讨.结果表明,紊动黏性系数愈大愈具有均匀断面流速分布及阻水的作用,实际数值计算中应以H3=0.01作为取值的上限,而其他2个参数的选取应以实际底床组成及地形变化等作为参考进行取值为最佳.

典型前馈神经网络在潮流模拟中的应用与比较

应用水动力学模型可以在典型情形条件下模拟和预测整个研究区域中潮流运动过程的各个细节,但是对于某些环境与工程问题,人们往往更加关注整个研究区域中某些局部敏感区域在任意条件下的潮流实时变化或快速反馈信息。为了探讨这类问题的解决途径,本文将典型情形下的水动力学模拟方法与前馈型神经网络方法结合,以典型条件下水动力学模拟的结果作为神经网络训练的基础,对深圳湾的潮流运动特性进行了研究。通过论证将神经网络用于二维潮流运动特征模拟的可行性,说明了人工神经网络作为一种非线性动力学系统,能够根据海湾开边界潮流特性有效地模拟研究区域中任一网格对应的水流特性,较水动力学模型更为方便迅捷。利用人工神经网络得出的模拟结果与经过实测资料验证的海湾二维潮流模型计算结果十分吻合。文中对遗传神经网络和其它两种经典的前馈网络(BP网络和RBF网络)的学习能力和模拟效率进行了比较。就三种前馈型神经网络从水动力学数值模拟结果中归纳和提取水动力学信息和数据的能力而言,基于遗传算法的神经网络综合性能最为优越。

海岸海洋潮流模拟可视化与虚拟现实建模

潮流数值模拟的科学可视化与虚拟现实是海岸海洋科学研究重要的现代技术手段之一。首先从地理信息系统的角度对潮流数值模拟系统的数据模型进行了论述 ,提出了适合水文数值模拟的对象模型方法 ;其次探讨了空间流场的可视化技术 ,阐述了虚拟现实在潮流数值模拟中的作用 ;最后设计并实现了一个海岸海洋潮流模拟虚拟现实的原型软件系统VROcean ,并在南黄海辐射沙洲等的潮流数值模拟试验中进行了实际对比检验。

舟山海域岛群间潮流模拟在围涂规划中的应用

舟山海域岛屿星罗棋布、汊道众多、流态复杂。采用河口海岸数值模型(MIKE 21)及全球潮波模型(TPXO.6)对舟山本岛南部海域的潮流场进行模拟。应用该模型分析连岛围涂和边滩围涂对边海域的潮流、潮量的影响,结合经验公式分析海域的冲淤变化,结果表明连岛围涂改变了汊道之间水流交换,较大幅度改变流态,而边滩围涂虽减少进潮量,却使主流外挑,对周边影响较小。

潮流三维动态可视化模拟系统研究

应用GIS技术和三维仿真技术建立三维地形模型,通过叠加二维动态潮流模型实现了潮流模拟三维动态可视化,并给出了系统层次架构模型。在对基础数据进行格式分析的基础上,重点阐述了地形数据处理建模方法和二维潮流动态模拟的空间和时间插值混合使用关键算法,介绍了由此开发的潮流模拟三维动态可视化演示系统的具体功能模块,并对系统深入开发方向进行了展望。

倒运海水道航道整治工程潮流数值模拟

通过建立基于有限体积法的大小嵌套的潮流数学模型,在对现场实测资料进行验证的基础上,对倒运海水道整治方案进行了水动力模拟计算,从动力场的角度分析了工程方案的效果。结果表明:工程实施后对水流的影响主要集中在工程附近水域,不会改变大范围水域的水位、流速以及涨、落潮的潮流特性,故工程方案对倒运海水道水动力场影响不大,可以达到工程的治理目标。

基于数值模拟的琼州海峡东口推移质输运量估算

琼州海峡东口沉积作用主要受东西向往复流的控制,并呈现涨潮东流、落潮东流、涨潮西流和落潮西流4种形式,独特的沉积动力特征使得海峡东口分布大量潮流沙脊。沉积动力研究对于该区域海砂的开发和海底稳定性评估具有重要意义。海峡东口沉积作用的数值模拟计算表明:在中央水道、海峡北岸和浅滩区,潮流流速相对较大,其垂向平均流速可达0.7~1.0 m/s,其他区域流速为0.3~0.5 m/s;东向流流速较西向流大,但在海峡北岸,粤西沿岸流的存在使得西向流显著大于东向流,该特征在大潮期间尤为明显,小潮期间的流速普遍小于大潮时段,一般大潮流速是小潮的1.5~2.0倍。底质类型显示,研究区以砂砾质沉积为主,主要分布在中央水道、浅滩区和海峡北岸海域,全区平均粒径均值Φ为2.67,总体分选较差。研究区临界起动流速范围为0.12~0.79 m/s,在中央水道至西南浅滩一带临界起动流速在0.6 m/s以上,砂质沉积区起动流速多为0.35~0.45 m/s,而东部陆架的泥质沉积区起动流速基本小于0.22 m/s。Bagnold输运率计算模型结果显示:海峡北岸的输运率最大,其次为中央水道和浅滩区;其分布大小与潮流沙脊的位置和走向具有较好的一致性,潮周期内的净输运趋势在海峡北岸为西向,其他区域多为东向;大小潮的净输运量相差一个数量级,剖面计算得出一个月内通过琼州海峡东口的推移质净通量可达108 kg量级且总体方向为东向。

金清渔港海堤工程潮流数值模拟分析

本文采用二维潮流数学模型,结合实测资料,对金清渔港的白果山与团结塘间修建堤坝及其北面进行围垦工程后的潮流进行模拟,有两个方案对此地的潮流动力特性进行了分析预测。结果表明:工程实施后,港内的流速变化不大。因此建西门港区渔港是必要的。

胜利油田孤东海堤保滩促淤工程二维潮流数值模拟研究

以胜利油田孤东海堤保滩促淤工程为实例,采用二维潮流数值模拟方法,利用实测流速资料对该海区进行潮流计算,对所提出的不同工程方案进行比较,并分析其促淤效果,在此基础上给出工程方案的推荐结论。

基于LabVIEW的潮流发电模拟装置控制方法研究

在海洋能发电中,潮流能发电具有广阔的发展前景,本文设计了一套潮流发电实验装置以便在实验室进行前期研究,为潮流发电的海上试验奠定基础。在潮流发电模拟装置控制系统中,利用变频器对三相异步电动机进行变频调速是潮流模拟发电中的技术关键。为此在上位机上设计了LabVIEW操作界面以及程序框图,利用VISA技术进行数据传输,通过RS485通信控制变频器的连续运行,从而控制三相异步电动机带动双向叶轮泵推动水的流动,进行潮流发电的模拟研究。

二维潮流数值水槽的桩群数值模拟

为了研究二维潮流数值模拟中桩基的影响 ,导出了二维潮流桩基数模控制方程组 ,建立了桩基的二维潮流数值水槽 ,利用物模试验得出的桩基摩阻系数和桩基附加糙率 ,并经水深修正后 ,对洋山港一期工程桩基码头的潮流情况进行了模拟计算 ,数值模拟结果与水槽试验结果非常一致。为桩基二维潮流数值模拟技术提供了应用基础和可操作方法。

感潮分汊河段二维浅水非恒定潮流数值模拟研究

长江下游河段受径流和潮汐双重作用,潮流动力机制复杂,且下游河道形式多以分汊河段为主,河床边界蜿蜒曲折。以汊道众多的扬中河段为例,建立了感潮河段二维浅水非恒定潮流数学模型。模型计算结果表明,模型精度高,潮位和断面流速分布合理,流量过程与实测值差别不大,能精确复演感潮分汊河段的潮汐水流运动过程。通过枯水大潮期模拟,以汊道分流比变化做为主要分析目标,发现潮流界附近的扬中河段涨潮动力不强,汊道分流比涨潮期趋向于无序状态,而落潮期则持续时间较长,分流比稳定在落急时刻附近。

潮流数值模拟在斯里兰卡汉班托塔港人工岛设计中的研究应用

斯里兰卡汉班托塔港海域在冬夏两季受不同季风作用,波流情况异常复杂,故需对该海域的波流特征进行分析研究,并对人工岛的布臵进行验证和优化。本文利用潮流数值模拟软件对人工岛实施前后的流场、流速进行了深入研究,研究结果表明人工岛实施后整体水流流态基本与工程前保持一致。人工岛与前期的西防波堤连成一体,人工岛实施后可消除沿岸水流对一期口门、航道的直接影响,口门流速会有所降低,由此证明人工岛选址的合理性。

可变边界岛域潮流的数值模拟

1 引言有限差分法(FDM)及有限元法(FEM)经常用于模拟潮流。前者常采用规则矩形网格,不易贴合复杂的几何边界;后者使用三角网格,但需求解庞大的联立方程组,所占的计算机容量大,费的机时长。在岛域中,复杂的边界会导致空间上较大的流量变化,而要用数值方法来精确地模拟这种变化是非常困难的,有时甚至是不可能的。

滩海工程模拟实验室主要性能与特色

介绍了滩海工程模拟实验室设计思想与功能特色。该实验室可进行浪、流、潮汐、风及泥沙等海洋环境因素的联合模拟 ,尤其具备近真往复潮流系统 ,可以开展相关工程模拟试验和理论研究 ,已完成了多项国家及省部级研究课题。

冷却水工程水力热力物理模型模拟的方法和实践

以福建可门火电厂取排水工程为例,介绍了物理模型试验的潮流模拟及热力试验情况,并通过原体的观测资料对模型的流速、流场进行了验证。

穿山半岛北侧近岸“回流”现象的二维数值模拟

通过对穿山半岛北部海域定点潮流观测及表层海流漂流迹线跟踪资料的分析,螺头水道南侧的流场可分为3个流区:即主槽的主流区、靠近岸线的回流区及岬角之间的次生回流区,各流区的流场呈现不同特点。基于实测资料,采用正交曲线网格建立了二维潮流数值模型,对研究区的"回流"现象和"次生回流"现象进行了模拟,模拟结果显示:研究区流场模拟计算结果与定点潮流观测资料及漂流观测资料拟合良好,并得出了回流及次生回流的大小、强度和持续时间,且发现涨潮时回流区存在2个环流及1个"静流区"。回流由主流区和回流区之间的水体剪切力产生,因此次生回流相对较弱。研究表明,采用二维潮流数值模型来模拟岬角岸线条件下的复杂回流流场是适用的。