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相似文献
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1.
迎风有限元法在三维潮流数值模拟中的应用   总被引:4,自引:0,他引:4  
董文军  陈虹 《海洋与湖沼》1997,28(3):320-327
为研究和开发迎风有限元法在河口海岸三维波数值模拟中的应用,并为建立三维物质扩散模型,最终为解决实际工程问题打下基础,以非线性浅水波方程为基础,采用一咱平面迎风有奶元与垂向工有限差分相结合地数值计算方法建立三维潮流数学模型,基地实际的物理过程,在计算中将三维流动分成外重力波和内重力波,耦联求解潮位和流速的空间分布。应用本模式计算了天津新港附近渤海海域的三维潮流运动,以较高的分辩率揭示了潮流空间结构特  相似文献   

2.
三维潮流和潮流输沙问题的一种混合数值模拟及其应用   总被引:5,自引:0,他引:5  
应用一种平面迎风有限元与垂向隐式有限差分相结合的数值计算方法建立了三维潮流和潮流输沙数学模型,并分别与相应的理论公式进行了对比验证.将建立的模型对广西廉州湾水域进行了计算,与实测资料的对比分析表明模型的计算结果符合实际.  相似文献   

3.
文章以具有自由表面的三维非线性Navier-Stokes方程组为基本控制方程,垂向采用σ坐标变换后得到三维浅海湍流数学模型。数值模拟求解方法采用具有自动迎风、精度高及稳定性好的混合有限分析法求解,最后,以渤海湾潮流模拟算例验证了文中模型及其混合有限分析解法模拟潮流的正确性和应用于工程实际问题的适用性。  相似文献   

4.
渤海三维潮流数值模拟   总被引:17,自引:5,他引:17  
本模型以具有自由面的三维非线性Navier-Srokes方程为基本方程,经σ坐标变换得到模式方程。基于过程分裂法,将三维流动中的快过程与慢过程劈开,并对每部分选用适合其物理特性和数值行为的计算格式,然后耦联求解。应用本模型详细计算了渤海的三维潮运动。其中,潮波系统模拟获得理想的结果;采用十层模式计算了M2潮流,以较高的辨率揭示了潮流的空间结构特征。最后本文给出了三维潮流预报的应用实例。  相似文献   

5.
河口潮流垂向二维有限元数学模型   总被引:1,自引:0,他引:1  
σ坐标变换在河口潮流数学模型中得到了广泛的应用。本文探讨了它在差分离散范畴内的适用性,并认为:在变换后的规则网格上,控制方程增添了若干个非线性项,使得模型更加复杂、计算工作量增加、增大了误差的可能性,为了建立简单、快捷和有效的河口潮流垂向二维数学模型。本文应用变网格有限元方法(不引入σ坐标变换。采用任意四边形等参单元)离散横向积分的Navier-Stokes方程。  相似文献   

6.
渤海三维潮流数值模拟   总被引:11,自引:2,他引:11  
本模型以具有自由面的三维非线性Navier-Stokes方程为基本方程,经σ坐标变换得到模式方程。基于过程分裂法,将三维流动中的快过程与慢过程劈开,并对每部分选用适合其物理特性和数值行为的计算格式,然后耦联求解。 应用本模型详细计算了渤海的三维潮运动。其中,潮波系统模拟获得理想的结果;采用十层模式计算了M_2潮流,以较高的分辨率揭示了潮流的空间结构特征。最后本文给出了三维潮流预报的应用实例。  相似文献   

7.
胶州湾三维变动边界的潮流数值模拟   总被引:35,自引:3,他引:35  
基于Blumberg等(1986)的河口、陆架和海洋模式,引入变边界处理技术,建立了胶州湾三维变动边界的潮流模型,模型以σ-正交曲线坐标下三维非线性潮波方程为基本方程,引入2.5阶瑞封闭方程组,采用分裂算子法数值求解方程组,利用湍封闭方程求解垂直紊动粘滞系数,采用干湿网格方法模拟潮流漫滩过程,三维变动边界潮流模型计算结果与实测值吻合良好。  相似文献   

8.
海岸三维潮流数学模型的研究及应用   总被引:4,自引:0,他引:4  
白玉川 《海洋学报》1998,20(6):87-100
本模型以三维Navier-Stokes方程为基础,经σ-坐标变换得模式方程,然后选用特殊的插值函数,利用有限元和差分相结合的方法求解.所建模型可适应具有较为复杂岸线和海工建筑的海域潮流计算,可进行局部加密,同时能以较高分辨率揭示三维潮流的空间结构特征.本潮流模型具有省时、简便的特点.  相似文献   

9.
杭州湾的三维水流数值模拟   总被引:2,自引:1,他引:2  
建立了一个基于σ变换和内外模式分裂技术三维水流数学模型,采用有限节点法(平面)和变步长差分法(σ向)对方程进行了离散;通过风生流和环岛水流两个理论模式对所建模型进行了校验,并将该模型应用到杭州湾的三维水流数值模拟中,效果良好,所建模型垂向分辨率高,简单实用,可应用于河口,海岸,湖泊等大范围水域的水流数值计算。  相似文献   

10.
采用环境流体动力学数学模型对太平水道潮流场进行了计算,计算中用水平方向上的曲线正交坐标与垂直方向上的Sigma坐标相结合以及三维数学模型二维化的方法。计算结果与实测结果比较表明:模型较好地重演太平水道潮流场,可以用于工程实际中的沿岸及受潮汐影响的水道潮流场问题的计算。  相似文献   

11.
二维各向异性介质中三分量波动方程有限元法模拟   总被引:1,自引:0,他引:1  
利用六面体单元和三线性插值函数 ,推导出在任意弹性各向异性介质中三维三分量波动方程所满足的有限元方程 ,同时给出也适用于矩形单元和双线性插值的二维三分量各向异性介质中的波动方程模拟的一般性公式 ,最后讨论两个数值模拟的结果。  相似文献   

12.
赵明  滕斌  谭丽 《中国海洋工程》2004,18(3):335-346
In this paper, a numerical model is established for estimating the wave forces on a submerged horizontal circular cylinder. For predicting the wave motion, a set of two-dimensional Navier-Stokes equations is solved numerically with a finite element method. In order to track the moving non-linear wave surface boundary, the Navier-Stokes equations are discretized in a moving mesh system. After each computational time step, the mesh is modified according to the changed wave surface boundary. In order to stabilize the numerical procedure, a three-step finite element method is applied in the time integration. The water sloshing in a tank and wave propagation over a submerged bar are simulated for the first time to validate the present model. The computational results agree well with the analytical solution and the experimental data.Finally, the model is applied to the simulation of interaction between waves and a submerged horizontal circular cylinder.The effects of the KC number and the cylinder depth on the wave forces are studied.  相似文献   

13.
The sloshing waves in a three dimensional (3D) tank are analysed using a finite element method based on the fully non-linear wave potential theory. When the tank is undergoing two dimensional (2D) motion, the calculated results are found to be in very good agreement with other published data. Extensive calculation has been made for the tank in 3D motion. As in 2D motion, in addition to normal standing waves, travelling waves and bores are also observed. It is found that high pressures occur in various circumstances, which could have important implications for many engineering designs.  相似文献   

14.
基于高阶边界元的三维数值波浪港池--波浪破碎的模拟   总被引:5,自引:1,他引:4  
在势流理论的框架内,采用高阶边界元方法和混合欧拉-拉格朗日法,实现了对三维波浪破碎过程的数值模拟.数值模型使用可调节时间步长的基于二阶显式泰勒展开的混合欧拉-拉格郎日时间步进来求解自由表面的演化过程.在所使用的边界元方法中,采用16节点三次滑移四边形单元来表示,这种单元在单元内具有高阶的精度同时在单元之间具有良好的连续性.给出了孤立波的传播和周期性非线性波浪沿缓坡传播的计算结果,表明数值模型具有良好的稳定性.  相似文献   

15.
A three-step finite element method(FEM)together with Large Eddy Simulation(LES)is ap-plied to incompressible turbulent flow around seabed pipelines at relatively high Reynolds numbers.Bothtwo-dimensional and three-dimensional numerical simulation is carried out to determine thethree-dimensional effect.The results of numerical simulation agree quite well with the wave forces actingon pipeline models measured in physical model test.  相似文献   

16.
唐蔚  孙大鹏  吴浩 《海洋工程》2017,35(4):44-52
采用三步有限元法对N-S方程进行离散,同时借助CLEAR-VOF方法追踪流体自由表面,利用主动吸收式造波等手段改进了二维不规则波浪数值水槽,使得水槽中的波浪谱与目标靶谱吻合较好。进而建立了不规则波浪与开孔沉箱作用一种新的数值模式,分析研究不规则波作用下开孔沉箱的反射率,并与现有的物模结果和数模结果进行了对比,为不规则波与开孔沉箱作用问题的研究,探求了一种新的数值手段。  相似文献   

17.
为深入研究太平洋中尺度涡的三维结构特征,解决常规一维剖面和二维平面图对温盐空间分布规律分析不足的弊端,文章在三维结构合成分析的基础上首次引入Voxler平台,建立太平洋中尺度涡温盐要素的三维数据模型,实现太平洋中尺度涡三维结构的可视化表达,利用历史观测数据合成的太平洋中尺度涡三维结构,对温盐结构特征进行直观的全空间三维分析。研究结果表明:太平洋反气旋涡温度异常的主体结构深度约200m,呈鹅卵石状,涡旋结构可维持到1 000m;盐度异常的主体结构深度约300m,呈水平扁平水滴状,涡旋结构仅维持约800m;与盐度异常的三维结构相比,温度异常结构较复杂,且涡旋结构更明显,到达深度也更深,即温度受中尺度涡的影响更显著。  相似文献   

18.
Numerical solutions for the hydroelastic problems of bodies are studied directly in the time domain using Neumann–Kelvin formulation. In the hydrodynamic part of problem, the exact initial boundary value problem is linearized using the free stream as a basis flow, replaced by the boundary integral equation applying Green theorem over the transient free surface Green function. The resultant boundary integral equation is discretized using quadrilateral elements over which the value of the potential is assumed to be constant and solved using the trapezoidal rule to integrate the memory or convolution part in time. In the structure part of the problem, the finite element method is used to solve the hydroelastic problem. The Mindlin plate as a bending element, which includes transverse shear effect and rotary inertia effect are used. The present numerical results show acceptable agreement with experimental, analytical, and other published numerical results.  相似文献   

19.
The two-dimensional nonlinear time domain free surface flow problem is analysed using potential flow theory. The problem is solved by a time marching method. At each time step two numerical approaches are used. One is based on the boundary element method in the complex plane. The complex potential is assumed to vary linearly within each element and the solution is obtained by imposing the boundary conditions at the nodes of the elements. The other approach is based on the finite element formulation. Triangular elements and linear shape functions are used. The solution is obtained by the Galerkin method. Numerical results are obtained for the wave elevation generated by a vertical wave maker. Results are also provided for a circular cylinder oscillating below the free surface. For these cases the finite element method is found to provide substantially more efficient computations than the boundary element method using equivalent discretizations.  相似文献   

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