航行船与停泊船水动力相互作用的数值分析

采用动网格技术并选取RNGk-ε湍流模型,通过求解非定常RANS方程,对浅水中航行船与停泊船相互作用的三维非定常黏性流场进行了数值分析.计算了停泊船受到的水动力,通过将计算结果与经验公式结果进行对比,验证了本文采用的数值计算方法的有效性;计算了航行船所受水动力,比较了作用在航行船和停泊船上的水动力的大小.最后,计算了不同水深、两船间距、停泊船离岸距离和航行船离岸距离条件下停泊船受到的水动力,并对计算结果进行了分析,得出了以上4种因素对停泊船受到的水动力作用的影响规律.     

混凝土面板堆石坝与库水动力相互作用研究

推导了时域内求解压缩性库水与面板堆石坝相互作用的计算公式,研究了不同动力压力模型对坝水系统自振频率及实测地震作用下坝体动力反应的影响。结果表明,动力压力模型对系统频率的影响不大;坝体动力反应,威氏公式与不可压缩库水模型接近,可压缩库水模型与不考虑动力压力情况接近,地震所激起的动力压力不同模型虽有差别,但数值较小,面板堆石坝的动力分析建议采用可压缩水体动力压力模型。     

海底铰接柱体结构动力反应

一、引言 海底铰接柱体与波浪相互作用在文献[l—3]中做过理论与模型分析,但对于该结构动力反应了解得尚不深,这是因为在用修改了的Morison方程来探讨该结构动力反应时,尚无专门文献讨论过有关的水动力系数。同时对该结构在不规则波作用下的反应研究也较少。 本文按达朗倍尔原理,导出结构在Airy波作用下的运动方程。由求解简化的运动方程,分析水动力特征、结构振幅及其与波浪运动间的相差,得出水动力系数。文中也分析了不规则波作用下的反应问题。 二、理 论 分 析1.运动方程 图1表示一典型海底铰接柱体结构。在波、流作用下,结构作旋转运…     

考虑水作用的边坡稳定性分析

水是造成边坡失稳的重要因素之一,分析了水对岩土体产生的物理、化学,水动力作用,并通过实例工程,比较不考虑水条件和考虑水条件下的边坡稳定性分析,得出考虑水的稳定分析才是合理可靠的。     

螺旋桨CFD不确定度及叶形对桨叶变形的影响

为了研究螺旋桨在水动力作用下的变形特性,通过计算流体力学(CFD)理论,结合雷诺平均Navier-Stokes方程并选用SSTk-ω湍流模型对438X系列螺旋桨的敞水性能进行数值模拟;针对4381螺旋桨设计了3套网格,并进行了螺旋桨敞水性能的不确定度分析;将CFD软件计算与有限元法求解相耦合,计算所得水动力载荷通过插值技术传递给螺旋桨,以分析桨叶应力分布及其叶梢处的变形情况.结果表明,在水动力载荷作用下,复合材料螺旋桨桨叶将产生明显变形,且不同螺旋桨所产生的侧斜和纵倾等均不同,在复合材料螺旋桨的设计和流-固耦合计算中必须加以考虑.     

潮流能发电平台的水动力特性的参数影响研究

文章采用水动力分析软件AQWA对潮流能发电平台进行了研究,对平台有限元模型进行了简化,通过对比水动力参数的变化,确定了简化模型的可靠性;基于简化模型分别计算了发电平台在0°浪向作用时,不同水深及不同重心高度下的一阶波浪力、附加质量、辐射阻尼等水动力参数。结果表明:水深显著影响一阶波浪力的峰值大小,对附加质量和辐射阻尼影响较小;水深越浅,海底对波浪的反射作用越明显,平台受波浪冲击越大;重心高度的变化主要影响平台横摇和纵摇2个方向上的水动力参数,对其他方向影响很小。     

基于水动力特性的河道景观设计方法

针对以往河道综合治理过程中水利设计和景观设计缺乏融合性的特点,分析了不同水文条件下河道水动力特性对景观设计的控制性指标要求;研究了基于丰、枯水期水位变化的滨河造景对策;指出水动力特性对护岸形式选择的影响;论述了不同水深下水生植物适宜品种及营造手法;提出河道水动力特性及景观要求双重作用下河道断面的优化策略.对于河道综合治理工程的优化设计有重要参考和应用价值.     

不同库水模型对高拱坝动力特性的影响

给出了3种模型及不同情况下高拱坝动力特性的数值求解方案,并结合实际工程分析了不同库水模型对高拱坝动力特性所产生的影响.计算和分析结果表明:不同库水模型对坝体的自振频率、振型参与系数和振型等动力特性的影响程度相差较大;可压缩库水模型最能真实地反映库水的特性和库水对坝体动力特性的影响,可采用可压缩库水模型来求解高拱坝的动力特性.     

移动及冲击荷载作用下浮式平台的动力响应分析

以福建南平樟湖库区大桥的浮式平台为背景,采用ANSYS建立浮式平台的有限元模型并且引用水弹簧理论,计算其在移动及冲击荷载作用下的动力响应.结果表明:浮式平台在移动荷载作用下考虑与不考虑附加水质量和水动力阻尼时,其动力响应并不明显;而在冲击荷载作用下,浮式平台考虑与不考虑附加水质量和水动力阻尼时则有较大区别.考虑水动力阻尼时位移、加速度响应衰减得快;不考虑水动阻尼时浮式平台固有频率增大,周期峰值逐渐衰减.     

地下水与瓦斯释放的关系

瓦斯的赋存受到诸多因素的影响,水文地质条件作为其中的影响因素之一,主要是通过水力封堵、运输逸散、水力封闭等方式对瓦斯气的赋存施加影响。文章在介绍了瓦斯的富集、储存、运移以及散逸与地下水动力模式的密切关系后,较为详细的分析了不同的水动力条件对于煤层气的控气作用过程,从而阐述了水动力条件对于瓦斯赋存的作用机制。     

水动力作用下河湖沉积物污染物释放研究进展

水动力作用会增强底泥沉积物-水界面的剪切效应,并引起上覆水和沉积物的理化性质(溶解氧、pH、氧化还原电位等)发生变化,从而影响甚至改变污染物的释放规律。鉴于水动力的重要性,对动水作用下营养盐、重金属、持久性有机物的释放机制以及影响释放过程的主要因素进行了阐述,解析了过去研究中存在的不足,指出多次水动力扰动下沉积物再悬浮以及再分配行为响应机制、水动力作用与沉积物中多种污染物释放的协同或拮抗的耦合机制、水动力与水生植物共同胁迫作用下污染物释放的微观机制以及基于复杂条件下的沉积物污染物释放动力学模型构建是本领域需进一步研究的重点。     

多机构控制下的拖曳体三维水动力响应分析

以一种自主稳定可控制水下拖曳体为研究对象,分析匀速拖曳时在迫沉水翼和双尾推进器联合作用下拖曳体的三维水动力响应特性.首先根据已有的单控制机构(迫沉水翼或双尾推进器)作用下拖曳体的拖曳水池样机二维试验数据作为训练样本,采用LMBP算法,建立起基于神经网络理论的自主稳定可控制水下拖曳体水动力数值模型,以此为工具分析在两种控制机构联合操纵下拖曳体的三维水动力特性.数值模拟结果表明:利用这一神经网络模型可以对拖曳体在多机构控制动作下的三维水动力响应进行有效的数值仿真模拟.     

煤层气储层异常压力形成机制研究

通过对控制煤层气储层异常压力变化的因素分析,从众多因素中选取出4个具有支配地位的因素,分别是生烃作用、构造运动作用,圈闭作用、水动力作用4个方面。根据煤层气储层自身的特征和所处的地质背景,将煤层气储层异常高压区分为两类：水动力封闭型和自封闭型。同时对我国各地煤层气勘探开发取得的资料研究分析认为中国煤储层压力以低压储层为主,局部地区也不乏高压储层。     

浮式风机系统水-气动力耦合分析方法

将浮式风机系统中浮体的水动力分析模块与风力发电机的空气动力分析模块整合,提出了适用于深水浮式风机系统的全耦合动力响应分析方法.浮体水动力计算采用基于二阶精度的混合波浪模型(Hybrid Wave Model)的MORISON公式,锚泊系统采用细长杆理论通过非线性有限元方法实现,风机系统的空气动力分析采用基于多体气动弹性理论的FAST模块.以浮体控制方程为主体,通过模块间的载荷与位移传递在每个时间步上迭代求解,形成完全耦合的时域分析方法.通过对某SPAR风机系统在随机海况下进行了系统水动力响应分析,并与现有的三维势流理论的结果进行了比较,验证了数值分析方法的有效性.最后,对系统的动力响应进行了水-气动力的全耦合数值分析.结果表明,该方法能有效地分析浮式风机各子系统间的混合动力作用,可用于海洋风电系统开发.     

渤海海洋溢油的数学模型

建立了嵌套模式的渤海二维水动力数学模型,模型网格采用显隐交替有限差分格式(即ADI差分格式)进行计算.用追赶法逐段求解,用调和分析法计算模型的水动力边界条件,将潮汐过程计算结果与实测资料进行对比验证其结果吻合良好.溢油数学模型理论公式考虑了实时风场和表面流场作用下油膜质心的迁移和扩散范围,模拟了海上溢油油膜运动轨迹,并用水槽实验验证了公式的正确性.在水动力模型基础上应用溢油运动模式建立了海洋溢油数学模型,对风场作用和无风作用两种条件下的静止点源瞬时溢油和连续溢油运动轨迹和扩散范围进行了计算、分析和比较,并计算了有、无风场作用时移动点源连续溢油污染扩散范围,为海洋溢油数学模型的研究提供了较完整的思路.     

深水连续刚构桥地震响应分析

以某深水刚构桥为例,以附加质量的形式考虑墩水耦合效应的影响,运用大型通用有限元软件ADINA,建立结构动力有限元模型,进行动力时程分析。比较考虑墩水耦合效应和不考虑墩水耦合效应下的内力和位移。结果表明：考虑墩水耦舍效应时比不考虑墩水耦合效应时的内力和位移都明显增大,并且应同时考虑外域水与内域水对高墩的共同作用。     

非对称片体双体船的水动力性能研究

研究双体船舶阻力性能和片体间作用对船型的优化和设计具有重要意义。本文基于CFD软件Fluent，采用VOF方法，研究了不同瘦削系数的常规双体船和非对称片体组成的双体船水动力性能，分析了双体船2个片体间的干扰效应，以及非对称片体结构对优化双体船水动力性能的作用。通过某一小尺度船舶不同航速下的静水阻力模拟，验证了本文数值方法的有效性。研究发现非对称片体结构可以在一定程度上有效优化双体船水动力性能。本文研究结果可对双体船的外形设计及结构应力分析提供理论支持。     

船舶操纵水动力建模的参数漂移消除和灵敏度分析

针对应用系统辨识进行船舶操纵水动力建模过程中出现的参数漂移,提出了一种基于支持向量机的辨识方法,采用该方法对系统输入和输出样本数据进行批处理辨识,避免了参数估计初值的选定.通过引入附加激励,减小了船舶操纵运动过程中的动力相消效应,由系数辨识结果和对回归模型中变量的相关性分析验证了该方法的有效性.为了减小模型复杂度对参数漂移的影响,对模型中的水动力系数进行了灵敏度分析,以获取各个系数对操纵性预报及水动力建模的影响权重.分析结果表明,线性水动力导数、横向速度和转首角速度的三阶水动力导数对建模精度的影响最大.     

垂直管屏式直流锅炉水动力调整方法研究

分析了目前现场使用的直流锅炉冷态水动力调整方法的弊病 ,提出了一种新的垂直管屏式直流锅炉水动力调整方法———压降系数法 ,给出了数学模型 ,并指出可根据数学模型编制水动力调整程序 ,进而实现水动力的在线调整     

自由状态冰块尺寸及初始位置参数对冰桨耦合水动力性能的影响

为了模拟无约束状态下自由运动冰块对螺旋桨水动力性能的影响,文章使用重叠网格方法建立了冰桨相互作用的非接触模型.计算中采用六面体网格对计算域进行网格划分,然后使用动态流体-固体相互作用方法来模拟螺旋桨抽吸作用下的冰块的运动,经与冰桨作用下冰块运动轨迹实验结果的比对,证实文章方法的准确性.通过对不同大小的冰块、冰块的初始径向位置、初始轴向位置等参数变化下的螺旋桨水动力性能计算结果分析,得知:运动的冰块后方会出现一定的加速区和阻塞区.冰块大小会直接影响螺旋桨水动力性能,大尺寸的冰块在接近螺旋桨时阻塞效应比小尺度冰块更大,对螺旋桨的水动力性能影响更显著.