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使用Casulli等(2000)的数值方法建立了基于正交非结构网格的U型渠道的三维近岸正压水动力数值模型,检验了模型使用ELM(Eulerian-Lagrangian Method)方法处理平流项时,物理流场的定义对模拟结果的作用。数值试验和结果分析说明,使用ELM方法计算平流项所需的物理流场对计算结果影响明显,而目前常用的两种物理流场定义方法都存在一定不足——水位计算值对流速变化的反映不灵敏或者会产生小扰动等。针对常用物理流场定义方法的不足之处,作者在Casulli方法的基础上利用对多边形切向流速分量进行平均的方法改进了物理流场定义,抑制了小扰动。 相似文献
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两种湍流模型在潮流能水轮机数值模拟中的适用性研究 总被引：1，自引：0，他引：1
在对特定湍流条件下的水平轴潮流能水轮机进行数值模拟时,不同的湍流模型对于计算结果具有一定的影响。为选择合适的湍流模型对所设计水轮机的三维流场进行描述,将采用常用的两方程模型(SSTk-ω与Realizable k-ε)进行数值模拟,得到不同工况下水轮机的性能参数以及水轮机后1.5D处流场的流速、湍流强度分布情况,并进行模型水槽试验,试验值与采用两种湍流模型进行数值模拟得到的仿真值对比表明:在低尖速比工况下,采用SSTk-ω进行数值模拟得到的仿真值比Realizable k-ε更接近试验值,在较高尖速比时,采用Realizable k-ε进行模拟得到的数值更接近试验值;采用两种湍流模型进行数值模拟得到的速度分布具有相似性,但对于湍流强度的预测,SSTk-ω更具有优势。考虑此水轮机的实际工况,选择SSTk-ω湍流模型进行描述更加合理。 相似文献
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三种叠放形式的圆管型人工鱼礁流场效应数值模拟与PIV试验研究 总被引：6，自引：0，他引：6
人工鱼礁单体按不同的数量和排列方式组合投放会产生不同的流场效应。圆管型礁为目前黄渤海区增殖礁的重要礁体型式,为优化该礁体的投放数量与排列方式,选择了3种不同叠放个数(1个、3个和6个)的圆管礁,设定了5个流速梯度(4.5、9.0、13.5、18.0和22.5cm/s),利用PIV粒子图像测速技术和Fluent数值模拟软件对圆管型人工鱼礁的流场进行水槽模型试验和数值模拟。结果表明,数值模拟结果与水槽试验结果基本吻合,误差在20%以下,表明数值模拟能够反映人工鱼礁的流场效应;当礁体叠放个数一定时,最大上升流流速、上升流高度和上升流面积均随来流速度的增加而增大,背涡流面积呈现不规则的变化;当来流速度一定时,最大上升流流速、上升流面积、上升流高度和背涡流面积均随礁体叠放个数的增加而增大。 相似文献
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拖曳水池中进行立管涡激振动实验时,为了保证采样时间长度,难以达到较高的Re数。流速增大装置可以在不提高拖车车速的情况下增大立管外的流速。利用这种流速增大装置还可实现流速分层流场中细长柔性立管涡激振动实验。经过对流速增大装置中的进流段曲线进行优选,发现Witozinsky曲线的总体性能最好。在对流速增大装置进行水池实验和数值模拟后,发现流速增大区域的流速增大倍数接近进流段收缩比,流速增大区域流场比较稳定、均匀,流速增大装置对其外的流场影响很小。此流速增大装置不但可应用于拖曳水池中的立管涡激振动实验,还可以应用于对流速要求较高的水下航行体的水池试验,如鱼雷、水下机器人等。 相似文献
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在海洋油气开发中,水下节流阀作为水下生产系统的重要组成部分,用于调节生产单元的流量,冲蚀是其主要失效因素之一,因此研究水下节流阀冲蚀失效的影响机理尤为重要。以某笼套式角型水下节流阀为研究对象,建立了水下节流阀的三维流体域模型,采用ANSYS Fluent的标准k-ε湍流模型、DPM离散相模型和Generic冲蚀模型进行了不同开度下的流场数值模拟计算和冲蚀分析,研究了流场环境参数对冲蚀的影响。对水下节流阀流场数值模拟结果进行分析,得到了水下节流阀流场内流速、压力的分布规律。对不同开度下水下节流阀的冲蚀数值模拟结果进行分析,发现节流孔处是冲蚀最为严重区域,得到了冲蚀率随开度的变化曲线。对不同流场环境参数下水下节流阀的冲蚀数值模拟结果进行分析,得到了最大冲蚀率和最大冲蚀深度随流场环境参数的变化规律。根据数值模拟的分析及结论可以对水下节流阀结构进行改进,并在油气生产中对流场环境参数进行控制,提高海洋油气开发的经济效益。 相似文献
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布设间距对人工鱼礁流场效应影响的数值模拟 总被引：10，自引：0，他引：10
人工鱼礁在海中不同的布局方式会产生不同的流场效应.通过水槽与风洞模型实验很难对组合鱼礁流场全局进行观测,为此提出1种基于CFD原理的人工鱼礁流场特性的计算机数值模拟方法,模拟了不同流速条件下布设间距对方形组合礁体流场效应的影响.结果表明:数值模拟较好地反映了人工鱼礁周围上升流和背涡流的分布情况;当两礁体布设间距为1.5倍礁体尺寸时,所产生的上升流高度达到最大值;当布设间距为1倍/时,其上升流的影响面积为最大;当布设间距为1.5倍时所产生的背涡流效果最好;两礁体之间的最佳布设间距应为礁体尺寸的1～1.5倍.数值模拟结果与风洞实验结果基本相符,该结论可为人工鱼礁实际投放提供理论参考. 相似文献
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通过数值模拟方法与物理模型实验,对不同间隙比情况下的海底管线绕流特性进行研究。数值模拟采用有限差分法对标准k-ε湍流方程和控制方程进行离散,利用GMRES算法求解离散方程,模拟绕流流场。物理模型实验中采用超声测速仪ADV系统测取不同断面的流速分布情况,分别分析不同间隙比情况下的漩涡运动特性。同时分析各垂直断面不同间隙比时尾流流速变化情况,数值模拟结果与实验结果吻合较好,本文成果为进一步研究海底管线的防护措施打下基础。 相似文献
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基岩海岸围填海工程后的流场变化 总被引：1，自引：0，他引：1
对舟山岑港北侧基岩海岸围填海工程前(2006年)、后(2008年)水文测验资料进行对比分析,得到该工程所在海域潮流场变化的初步结果.用数值试验的方法进行数值模拟,预测围填海工程对周边海域流场的影响,并对流场预测结果的可靠性进行了分析和讨论,结果表明:(1) 利用数值模拟方法对海岸围填海工程后潮流场的预测结果基本上能如实反映实际工程后的潮流场变化情况;(2) 围填海工程对潮流场的影响范围主要集中在围填海堤的前沿,围堤附近的流速减小,在离围堤一定距离的小范围海域,流速增大,随着离围堤距离的增大,围填海工程对潮流场的影响逐渐减弱;(3) 为全面反映工程海域的潮流场状况,应合理布设水文观测点的断面分布,这对模拟工程所在海域的流场将起重要作用. 相似文献
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水动力时空变化对近岸风浪演化的影响——以渤海湾西南岸为例 总被引：1，自引：0，他引：1
采用SWAN模型和ADCIRC模型建立了风浪、潮汐和水流联合作用的耦合数值模式,并通过渤海湾西南岸实测资料对该模式进行了验证。利用该模式分析了近岸区水位和流场时空变化对风浪模拟结果的影响,计算结果表明水位变化对近岸区风浪模拟结果有显著影响,特别是中等大风过程高潮位时波高受水位影响的变化幅值可达0.5m以上,且水深越浅影响越大。但在岸滩平缓的近岸海域由于流速、流向的时空变化不太剧烈,流场作用和波浪辐射应力作用对波浪场的影响都基本可以忽略。在模拟近岸风浪过程时,应选用耦合模式。 相似文献
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在对某一海域的流场进行数值模拟时,尽量提高目标水域的分辨率是普遍追求的目标之一。本文以胶州湾为例,提出了一个大、小网格嵌套的数值模型,并对海域内的防波堤狭长岛屿等视为线边界进行了数值处理,得到了满意的计算结果。 相似文献
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近年来,海底管道对于近海油气工业中碳氢化合物的运输十分重要,预测海底管道周围水动力特征对于研究管道损坏机理具有重要意义。基于Spalart-Allmaras改进延迟分离涡模拟(improved detached eddy simulation,简称IDDES)湍流模型,利用开源OpenFOAM求解器计算单管冲刷过程中4个特征阶段管道周围水动力特征。在数值模拟中先计算了无圆管时均匀来流充分发展后的流场,依据该流场中进口流速分布设定有管道时的边界层及进口边界条件。通过将最终模拟结果与前人试验数据及数值模拟结果进行对比,表明了该模型计算结果相对于k-ε模型及LES模型更加贴合试验结果,验证了定义边界层方法的可靠性及IDDES模型在预测管道周围流场的适用性。模型计算结果显示,随着冲刷坑深度的逐渐增加,管道下游回流区会经历一个大幅缩减又逐渐扩大的过程,且逐渐关于圆管中心所在水平线对称;通过对不同冲刷阶段尾涡形态的分析表明,冲刷前期并没有涡脱产生,中期已经有产生涡脱的趋势,后期出现了明显的且较为稳定的涡脱。 相似文献
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应用二维潮流数学模型(在近岸海域采用不规则三角形网格有限差分方法)对青岛浮山湾的潮流场进行了数值模拟计算,并预测了工程建成后海区流场的变化。数值模拟结果表明,帆船比赛基地港池及附近水域计算区域内验证点的模拟流速与原型观测值一致,较好地再现了浮山湾的流场变化情况,为2008年北京奥运青岛帆船赛场的规划和建设提供了科学依据。 相似文献
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对三维多功能动力-生态耦合模式(COHERENS)进行二次开发,运用"网格冻结法"实现了漫滩和露滩过程中的干湿交替,突破其为固定边界和限制水深的局限,使COHERENS模式成功应用于长江口浅滩过程的模拟。对潮位和水流流速的模拟结果进行了较好地验证。在斜压流场的基础上对示踪颗粒拉格朗日运移进行追踪,对污染物欧拉输运进行数值模拟。以徐六泾控制节点横断面设置颗粒示踪子和污染物排放点,对排放的悬浮颗粒物质和溶解性污染物的运动轨迹和特征进行了模拟和比较分析,给出了模拟期间的流场特征和污染物输移规律。 相似文献
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为了研究沟槽圆柱在亚临界雷诺数下的阻力特性,采用数值模拟与水槽试验相结合的方法,对沟槽圆柱的减阻性能进行研究.开展三维流场数值模拟,确定最佳仿真模型参数,研究沟槽参数、雷诺数以及迎流角对减阻效果的影响,设计了一种减小端面绕流干扰的水槽试验,验证仿真结果.结果表明:在雷诺数为40000时,沟槽深度为0.0075D(D为圆... 相似文献