淹没植物条件下明渠KH涡的垂向几何尺度和频率          下载免费PDF全文

闫静  王晓丽  陈红  余洋  林青炜 《水科学进展》2021,32(5):770-779

含淹没植物明渠中存在的Kelvin-Helmholtz（KH）涡,对水流能量交换和物质输移具有直接的影响。基于淹没刚性植物条件下的水槽实验,利用粒子图像测速技术（PIV）得到瞬时流速场和涡量场,定量刻画KH涡的垂向几何尺度（上下边界和垂向作用范围）,结合三维声学多普勒流速仪（ADV）测量的流速时间序列和小波变换方法,分析KH涡的频率,研究植物淹没度对KH涡上下边界位置、作用范围和频率的影响。研究发现:本实验确定的KH涡上、下边界与根据能量分布计算得到的混合层上、下边界基本一致;在本实验条件下,KH涡上边界为0.7~0.8倍水深,下边界在植物密度一定时围绕一常数波动,KH涡的频率在0.14~0.20 Hz之间;随着淹没度的增大,KH涡的上边界升高,下边界变化不明显,作用范围和频率增大。  相似文献   

基于桁架模型和多孔介质模型的柔性网衣和周围流场单向耦合方法研究     

徐子鸣  林志良  谢彬 《海洋工程》2022,40(6):51-61

柔性网衣作为渔业养殖的重要组成部分,其水动力的计算分析对网箱的安全使用至关重要。基于桁架模型和多孔介质模型对柔性网衣和流场单向耦合计算的数值模拟方法进行了研究。通过code_aster软件基于桁架模型计算出网衣变形后节点坐标和网衣受力,然后将节点坐标导入OpenFOAM识别出网衣变形后的多孔介质区域,并基于多孔介质模型模拟水流作用下网衣周围的流场和计算网衣的受力。为了验证模型的正确性,将不同工况对圆形网衣的数值模拟结果与物理试验数据进行比较,包括code_aster中计算的网衣变形形状、OpenFOAM模拟的网衣周围流场以及在code_aster和OpenFOAM中计算的网衣受力。计算结果表明,圆形网衣在单纯来流下变形明显,与试验结果保持一致,证明了网衣变形和水动力单向耦合方法的准确性。  相似文献   

内孤立波作用下半潜平台荷载及其周围流场数值模拟研究     

艾丛芳  马玉祥  丁伟业  董国海 《海洋工程》2022,40(1):50-56

内孤立波对海洋平台的安全运行存在一定的威胁,基于三维数值水槽对内孤立波传播引起的半潜平台受力及其周围流场的分布进行了数值模拟研究.通过与试验对比,分析了入射波幅和分层流体深度比对半潜平台上内孤立波荷载特性的影响规律,验证了数值模拟结果是准确可靠的.研究表明,内孤立波引起的平台荷载会随着内孤立波波幅的增加而增大,随着分层流体深度比的增加而减小.基于对平台周围剖面速度场和三维涡场的演化规律研究,发现在内孤立波传播过程中,平台周围会出现明显的速度减小区,平台周围会有大量的漩涡产生并发生脱落现象.  相似文献   

水下节流阀砂粒冲蚀数值模拟研究     

张哲  安晨  魏代锋  王振刚 《海洋工程》2022,40(6):160-172

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   

不同采收间隔双排油莎豆（Cyperus esculentus）带风场结构与防风效能的模拟研究          下载免费PDF全文

刘亚兰  李磊  鲁艳  宋春武  李向义  曾凡江 《干旱区地理》2022,45(6):1908-1915

油莎豆（Cyperus esculentus）根系发达,具有作为防风固沙作物的巨大潜力。开展不同条带状采收方式下油莎豆带的防风固沙效益研究,对于合理利用油莎豆进行防风固沙具有重要意义。以风洞模拟为手段,分别在6 m·s^-1、8 m·s^-1、10 m·s^-1 3种风速下,对隔一带采收一带（H1）、隔一带采收两带（H2）、隔一带采收三带（H3）3种不同油莎豆采收模型在风洞不同位置的风速进行测定,并对不同模型的流场特征、风速加速率及防风效能进行分析。结果表明：（1） 3种不同油莎豆采收模型中,气流均在近床面内受油莎豆模型阻挡,风速被急剧削减形成一定面积风影区,H2与H3模型的流场结构稳定性、风影区面积均比H1模型高。（2） 随着风速增加,不同模型的防风效能均有所下降。H2与H3模型背风面在不同风速下的平均防风效能没有显著差异,但显著大于H1模型。在采收间距内,H2与H3模型防风效能均>50%,H1模型<40%。（3） 从防风固沙效益及流场稳定性来看,H2与H3模型之间没有显著差异且显著大于H1模型。但从经济效益来看,H2模型采收间距减小,经济效益降低。综合防风固沙的生态效益与获取油莎豆的经济效益来看,H3模型为推荐采收方式。本研究通过对不同油莎豆采收模式的防风固沙效益,为利用油莎豆进行防风固沙提供了指导,并为在干旱半干旱地区推广种植油莎豆,获得更大的生态经济效益提供了理论依据。  相似文献   

基于XNA的海洋环境三维动态可视化     

史长安  艾波  付帅  史绍雨 《海洋信息》2014,(3):24-28

基于微软的新型三维图形开发平台XNA Studio,进行海洋环境动态可视化方法研究,主要包括动态海面仿真和流场动态可视化。动态海面通过折射贴图和反射贴图模拟海面的光影效果;流场动态可视化通过运动矢量符号表达海流的流速、流向。此外还提出了基于贝塞尔曲线平滑的AUV水下漫游方法,解决了场景漫游中的关键问题。此方法可以达到良好的可视化效果,并且对系统图形硬件要求不高,适用性较好。  相似文献   

地下水流场三维流线可视化模拟与实现   总被引：2，自引：0，他引：2  

武强  赵颖旺  徐华  赵鹏 《中国煤炭地质》2012,(1):21-25

流线对流场的描述是场描述的一种基本形式,在生成流线算法中质点追踪算法是简单而快速的。但是,质点追踪算法在流线行进过程中会产生歧义点。为了解决地下水流场三维流线可视化中质点追踪算法产生歧义点的问题,本文从流线的定义出发,以流线方向为K·J取最大值的方向为原则,提出了降维行进算法,并对一个理论模型定义的流场进行了流线可视化研究,实现了流场的三维流线模拟与可视化表述,其结果与理论研究相吻合。  相似文献   

内孤立波波致流场数值模拟研究   总被引：1，自引：1，他引：0  

王伟  郭海燕  王飞  苗得胜  马东 《海洋与湖沼》2016,47(3):502-508

基于KdV、mKdV理论,利用Fluent计算软件,采用"平板拍击"造波方法,进行内孤立波数值模拟,并与物理实验结果进行对比验证。利用数值模拟结果,分析内孤立波波致流场变化,结果表明:上下层流体中波致水平流速方向相反,均呈现先增加后减小的变化趋势,且波谷经过时刻流速最大;在波谷经过断面处,波致水平流速在上层流体中沿垂向分布无明显变化,在波面以下的下层流体中有衰减趋势,但衰减很小;两层流体界面与波谷之间存在过渡水深范围,水平流速在该水深范围内沿垂向衰减明显,且随内孤立波振幅的增大,过渡水深范围有所增大。  相似文献   

黏性泥石流拦挡工程数值模拟     

马宗源  张骏  廖红建 《岩土力学》2007,28(Z1):389-392

运用计算流体动力学技术对泥石流中的Bingham黏性泥石流流体对拦挡坝的冲击进行了数值模拟,所用软件为通用CFD软件CFX,使用CAD软件AutoCAD和Unigraphics（简称UG）建立了泥石流沟谷三维地形及拦挡坝模型,计算出泥石流的速度场及泥石流流体对拦挡坝的冲击力的大小与分布。  相似文献   

水下仿生流场探测技术研究进展          下载免费PDF全文

包艺  张庆辉  刘勇锋  李广华  张淼  陈效鹏  杜鹏 《数字海洋与水下攻防》2023,6(4):458-471

随着对海洋的探索与开发,水下探测技术的发展起到了重要作用。水生动物的敏感器官,如鱼类的侧线和海豹的胡须等,可感知物体运动产生的水动力尾迹。受此启发,仿生流场探测技术克服了光学与声学探测在水下复杂环境中近场感知的局限性,已成为目前的研究热点。首先,对典型水下探测技术的研究现状进行了总结。然后,解释了水下仿生流场探测的原理,总结了基于不同原理设计的仿生流场传感器的研究进展,分析了水动力流场探测方法的研究进展。最后,给出了水下仿生流场探测工作中亟需解决的关键问题,并对未来的研究方向做了进一步展望。  相似文献