动水环境中射流喷角对射流特性影响数值模拟

在应力代数模型基础上引入密度状态方程建立了变密度的各向异性湍浮力射流模型,并给出了浮力系数的简单计算式.对存在密度差的射流进行了数值计算,所得轨迹线与实验结果吻合良好.应用有限体积法对流动环境中不同喷角二维立面射流流场特性进行了数值分析,对涡心及分离点位置与喷角关系的结果分析表明喷角为90°时回流区域最大.提出了面积湍动能kA概念,以此分析了流体间的掺混强度与喷角间的关系,结果表明喷角为90°时最有利于射流水体与环境水体间的掺混.     

三维海洋紊流模型对杭州湾附近潮流场数值模拟

采用一种半隐式三维海洋紊模型对杭州湾及长江口附近潮流进行了数值模拟,该模型在垂上向采用σ坐标,可以较精细地处理表面和底层,较好地模拟地形的垂向变化和密度分层对潮流场的影响,潮汐流的潮位和潮流速的二维、三维模拟结果与实测结果符合良好。     

浅水区海底埋设管线上非线性波浪力

在设计埋入海底的管线时 ,波浪引起的渗流力是必须考虑的主要环境因素之一 .基于一阶近似椭圆余弦波理论研究了浅水区非线性波浪对海底埋设管线的作用 ,求得了作用于管线上的渗流压力解析解 ,并同线性波浪理论结果进行了比较 .计算结果表明 ,当 L/d较大时 ,非线性结果远较线性结果大 ;当 L/d <8时 ,两者相差不大 .此外 ,土参数 Cs的影响也很显著 ,当 Cs值在单位量级左右时 ,非线性波浪力可达到最大值     

海域组合单元水质模型多污染源浓度优化反演方法研究

污染源项反演是海域水质模型验证工作的主要难点之一.本文根据污染源项和监测点位的地理位置及空间分布将研究海域划分为若干单元,建立海域组合单元水质模型,并与基于人工神经网络的数据驱动模型有机结合,提出污染源浓度优化反演的新方法:通过多污染源项设计算例的水质模型计算,构建海域内部监测点污染物浓度响应集;以数据驱动模型建立监测点同污染源项之间浓度的非线性关系;将实测资料带入非线性关系中,获得多源项匹配关系,进行污染源浓度的优化反演研究.以渤海湾海域水质模型7个污染源浓度的优化反演为例,采用"孪生"试验验证反演新方法的可行性,结果表明该方法是有效的.     

海域组合单元水质模型参数反演方法研究

参数反演是海域水质模型验证工作的主要难点之一,同时模型模拟海域内参数的统一赋值又降低了其实际的物理意义.本文建立海域组合单元水质模型参数反演的新方法:将研究海域划分为若干单元,敏感参数在各单元中独立赋值.将基于人工神经网络的数据驱动模型同水质模型有机结合,通过水质模型计算多参数匹配设计的工况,构建海域内部观测点的解集;以数据驱动模型归纳建立状态变量(污染物浓度)同多个控制变量(模型参数)之间的非线性关系.将实测资料带入关系中,进行模型参数随地域变化的组合单元优化反演研究.以渤海海域水质模型多参数反演为例,采用"孪生"试验验证参数组合单元反演新方法的可行性,结果表明该方法是有效的.     

适合渗透海床上的Boussinesq水波数学模型

为了数值研究波浪在渗透海床上的传播特性,基于近似到二阶完全非线性的高阶Boussinesq水波方程,通过引入考虑可渗海床影响的动量方程,将方程拓展到可适用渗透海床情况。对该方程常水深情况下进行了理论分析,并与解析解比较,讨论了方程的相速度及衰减率。在非交错网格下离散该方程,建立了预报—校正的有限差分数值模型。利用数值模型模拟了渗透地形上的波浪传播变形,并与相关实验结果进行了比较,实验结果与数值结果吻合较好,说明这种拓展Boussinesq水波方程至渗透海床情况是合适的。     

两相湍浮力分层流k-ε模型

将研究精细的两相湍浮力分层流预报模型作为目标,广泛地涉及了两相湍浮力分层流精细模拟的理论和方法．以通用的ｋ－ε湍流模型为基础,考虑了浮力对紊动的影响,建立了两相湍浮力分层流的ｋ－ε模型,对存在速度和密度分层的湍浮力流动进行了数值模拟．计算结果正确地反映了分层及紊动特征,与实测结果吻合较好     

波浪在潜堤上破碎的数值分析

为模拟潜堤上的波浪破碎,在高阶Boussinesq方程中引入二阶紊动粘性项,建立了考虑波浪破碎的Boussinesq数值模型.在非交错网格下利用预报—校正的有限差分法求解控制方程,其中预报采用了三阶Adams-Bashforth格式和校正采用四阶Adams-Mouhon格式.利用数值模型,通过数值试验,再现了波浪在不同坡度的潜堤上破碎演变过程.首先通过一组地形,将计算波面的时间历程与实验结果进行了对比,讨论和分析了二阶紊动粘性项中启动破碎的参数对数值计算结果的影响,给出模拟该问题时最优参数取值,进而通过其他两组地形的数值计算结果验证参数取值的合理性.     

规则波对水平板冲击作用试验研究

波浪对透空式海上建筑物的冲击作用已经成为影响此类建筑物安全的重要因素.进行了单向规则波对方形水平板冲击作用水槽试验研究.总计进行了4个方向(0°,垂向规则波;15°、30°、45°,斜向规则波),入射波高H=7.5～20.0cm,增量2.5cm,周期T=1.0～2.0s,增量0.2s,水平板底面距离静水面的高度Δh与H的比值0～0.5,增量0.1的试验研究.采用小波分析方法去除了由于测压传感器振荡引起的测量数据的噪音信号.讨论了上托力与相对入射波高H/d、相对板宽B/L、相对净空Δh/H的关系.     

人工神经网络在潮汐预测中应用研究

海洋环境中,精确预测潮汐是关系到建筑物和人类活动的重要工作.利用人工神经网络进行单测站潮位和多测站对应潮位预测,并结合潮汐现象的特点,提出了在预测之前有针对性的数据处理分析方法--周期分析概念,并将其应用到实际的潮位预测当中,实例证明这种方法可以解决潮位预测中存在的时滞问题,提高了预测的精度.同时根据不同测站潮汐数据之间的相关性,以及潮汐数据规律性较强这一特点,进行了不同潮位测站之间的对应潮位预测,取得了很好的结果.