波浪作用对珠江崖门口出海航道冲淤变化的影响

较为详细地介绍了基于能量平衡方程的第三代近岸波浪数值预报模式SWAN，阐述了笛卡儿坐标系下方程模型及方程右端源汇项的处理方法.在设计台风浪SE向40m／s风场下，数值预报了崖门口出海航道水域的有效波高分布和波浪水质点底部轨迹运动速度分布.通过对由泥沙起动底流速公式得到的出海航道水域泥沙起动底流速与近底水质点轨迹运动速度的均方根值的比较分析，表明在台风浪风场作用下，航道附近水域底部泥沙将被掀扬至水体，经潮流输送造成航道淤积或冲刷.分析比较了各家泥沙起动公式，提出各家泥沙起动公式分别对粗、细沙的适用范围.     

福建海坛湾波流双向耦合下水动力特征

采用MIKE 21软件中SW(spectral wave)波浪模块和FM(flow model)潮流模块,将潮流模块计算得到的水位与流速输入波浪模型,将波浪模块计算得到的辐射应力输入潮流模型,建立海坛湾波流双向耦合的水动力数学模型.分别计算纯潮流和纯波浪作用下的潮流场和波浪场,计算结果与实测数据吻合良好,再分别对波流双向耦合作用下的潮流场和波浪场进行了模拟.比较结果表明:波流耦合作用对流速和波高都有一定的影响;在波流异向特性明显的区域,波高增大显著;涨落急时刻波高在近岸区域的衰减速率和纯波浪作用下的较一致;落急时刻波高开始显著衰减的位置明显早于涨急时刻;波浪辐射应力在破碎带附近对流速的影响最大.     

冰盖下组合桥墩的局部冲刷特性及水力特性

为研究冰盖对组合桥墩局部冲刷及其周围流场分布的影响,基于动床冲刷试验,在不同覆盖条件下,分析了不同水流条件和桥墩尺寸对组合桥墩局部冲刷的影响,建立了预测明渠水流与冰盖流条件下组合桥墩最大冲刷深度的经验方程,并通过ADV测量了墩前的流场。结果表明:组合桥墩的冲刷模式与串列桥墩相似,最大冲刷深度始终出现在墩正前方;经验方程中来流水深、来流流速、桥墩尺寸、冰盖糙率均与最大冲刷深度呈正相关关系;在粗糙冰冰盖流条件下,墩前的垂向流速最大,导致其最大冲刷深度总是大于同等条件下的明渠水流和光滑冰盖流。     

局部浅滩上波流的共同绕射

利用格林定理和移动脉动源建立了一个积分方程方法 ,并利用高阶方法对积分方程进行了离散和求解 ,用于计算波浪和水流在浅滩上发生的绕射现象 .作为算例 ,应用这一方法对波浪在回转抛物形浅滩周围和流场作用下的波高分布做了计算 ,得到了水流对波浪绕射的影响关系 ,其计算结果可作为其他流场中波浪绕射的简化数值模拟方法的比较基准     

基于Fluent的海底管线附近流场分析

针对单向海流作用下海底管道附近的流场问题,通过一定的假设,将问题简化为定床条件下的二维圆柱绕流问题. 采用不可压缩的N S方程和标准k ε湍流模型,模拟了置于床面的管道附近流场,结果与实验一致;同时,很好地模拟了悬空管道后方涡旋的生成、发展和脱落过程. 在此基础上,计算了不同流速和间隙比等条件下的多种工况,指出了管道附近的易冲刷区域,并进一步分析了绕流流态变化、床面切应力和管道上下游床面压差的分布特点,为防止管道附近床面的冲刷提供科学依据.     

网衣对混合结构养殖船内外流场影响的数值研究

针对混合结构式养殖船周围流场分布问题,采用基于RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes)方程的CFD(计算流体力学)方法对无网、带侧网、带侧网及底网三种养殖船模型的绕流场进行了数值计算,计算中采用多孔介质模型模拟网衣,基于计算结果对不同来流速度下养殖船总阻力的变化及网衣对养殖船内外流场的影响等进行了探讨．结果表明：同一流速下带侧网的养殖船总阻力最大,而带侧网及底网养殖船总阻力最小;侧网的存在会使养殖船中间舱处产生旋涡,而侧网和底网同时存在会使养殖船内部发生局部阻塞现象．     

波浪作用下抛石基床直立堤沙质底床中孔隙水压力响应

利用波浪水槽试验,对波浪作用下抛石基床直立堤沙质底床的孔隙水压力响应进行了研究．试验中观测了在不同波高、周期、水深和泥沙粒径等条件下,自由底床和有抛石基床防波堤的土体孔隙水压力的变化．试验结果分析表明,随着波高和周期的增大,孔隙水压力幅值增大;随着水深的增大,孔隙水压力幅值减小．建堤后,底床中的孔隙水压力会增大,有效应力会降低,对防波堤的稳定性会造成严重影响．同时试验结果也表明,把基于Biot固结理论的多孔弹性介质模型用于研究波浪作用下海床的动力响应是合理的．     

波浪在岸滩上的变形模拟

通过理论分析和波浪水槽模型试验,对波浪破碎区由床面阻力和波浪破碎所引起的能量损耗进行了分析。建立了岸滩波浪变形模型,并通过波浪水槽试验进行了验证。对水深、周期、岸滩底坡等条件下的波浪破碎区波高分布和增减水量的分析比较表明,模型计算和波浪水槽试验结果吻合程度良好。该模型可以有效模拟波浪在破碎区的增减水和波高分布,并为相关工程设计提供参考。     

波浪条件下植物对边界层内流速的影响

为了研究植物对边界层内流速的影响,利用波浪水槽进行了物理模型试验。在入射波为规则波、波周期一定时,不同植物密度、来波波高对植物模型近底处边界层流速分布有不同的影响。试验结果表明,植物带长度范围内的前中后3条测线流速分布规律符合理论计算的流速分布规律,但流速值更小;在波周期和植物宽度不变的情况下,随着植物密度的增加,近底流速最大值的衰减系数增加;在植物密度不变的情况下,不同波高作用下近底边界层流速最大值的衰减程度不同,波高值越大,衰减效果越明显。     

基于波能守恒方程模拟近岸波流场

基于波能守恒方程对平直斜坡上近岸波浪场以及近岸波浪斜向入射破碎后所产生的沿岸流场进行数值模拟.鉴于平直斜坡地形较简单,便于简单计算,利用基于波能守恒方程建立的波浪场数学模型计算得到波高的变化,从而利用Longuet-Higgins计算辐射应力.在此基础上,利用近岸波流场数学模型对实验波况下的波流场进行模拟,并将数值模拟...     

水工隧洞衬砌底板缺陷诱因及其对结构安全的影响分析

水工隧洞长年运行会出现裂缝、磨损、掉块、冲坑等缺陷,极大影响工程安全。针对水工隧洞衬砌底板冲坑产生的原因及其对结构安全的影响问题,开展隧洞断面水力特征参数的数值模拟,从水力学角度分析衬砌底板冲坑产生的原因,并开展运行和检修工况下不同冲坑深度对衬砌结构受力的影响分析,结合监测数据与模拟成果对冲坑所在位置截面承载能力进行验算,结果表明：隧洞底板流速与紊动能均较大,在运行过程中受高速水流冲蚀作用最强,也最容易产生破坏。冲坑形成后主要对隧洞底板和边墙弯矩的对称性及数值影响较大,对轴力及剪力影响较小。受内外水压力控制的差异,相对于检修工况,运行工况下冲坑对结构安全的影响更加明显,冲坑导致截面抗弯刚度显著减小,随着冲坑深度增加,抗弯承载力逐渐减小,工程运行中应重点关注运行工况下底板混凝土的冲刷情况。     

加速度不对称波浪作用下的底部边界层动力特性

为了研究加速度不对称波浪对底部边界层的影响,建立加速度不对称波浪作用下的底部边界层数学模型,复演物理模型试验中的流速剖面、紊动强度和床面剪切应力,在此基础上探讨加速度不对称波浪边界层的动力特性。结果表明,波峰半周期内正向加速阶段的加速度比较大,引起较快的边界层发育、较大的流速梯度和较大的紊动能量,产生了正向的周期平均床面剪切应力;这些现象随加速度不对称系数的增大而更加明显;在振荡水槽中,加速度不对称波浪边界层内存在底部反向和顶部正向的时均流动,加速度不对称系数的增大会增强底部反向流速;在开敞水域中,时均流速在整个边界层内都是正向的,底部出现"流速外突"的现象,顶部流速趋于均匀分布,加速度不对称系数的增大会减弱底部正向流速。     

水流、波浪作用下复杂桥墩动力响应

为了明确水流和波浪作用下复杂桥墩动力响应特点,以某4柱桩柱式框架墩连续梁为依托,运用ANSYS建立桥梁（墩）-水耦合数值分析模型,分析桥墩在水流作用下绕流,对单墩和桥跨结构中该墩在不同流速、不同波高以及波、流联合作用动力响应进行研究。研究表明：绕流分析显示各墩柱速度场和压力场不对称;水流单独作用时,动力响应均随着流速和水深的增加而增大;与单墩相比,由水流产生的桥梁结构中桥墩动力响应小,且动力响应随流速和水深增加而逐渐增大;波浪单独作用时,单墩和桥梁结构中桥墩的动力响应均在波峰作用时产生最大值,在波谷作用时产生最小值;随着波高增加,桥墩和桥梁动力响应在波峰和波谷处动力响应最值随之增大;随着入水深不断增加,波浪对单墩和桥梁结构中桥墩的动力作用越显著;波、流联合作用时,桥梁结构中桥墩动力响应均随着波高和水深增加而增加,波峰时动力响应最值随着流速增加而增大,波谷时动力响应最值随着流速增加而逐渐减小,水流影响系数最大12.96%,表明波浪在动力响应中起主导作用;波浪波向和水流流向相同时,波、流联合作用动力响应并非两者单独作用叠加。     

水流强度对淹没式方桩局部冲刷特性的影响

为研究不同水流强度作用下淹没式方桩的局部冲刷特性及流场变化,开展了非均匀沙条件下的桩基局部冲刷试验,分析了桩周的冲刷地形、冲刷深度变化规律;利用OpenFOAM对不同水流强度下的桩周流场进行了模拟,讨论了桩前马蹄涡、桩周回流和下降水流的分布特点。结果表明:在清水冲刷条件下,桩周的冲刷坑深度、沙丘高度和受冲刷影响区域大小均随水流强度的增大而增大;在平衡冲刷地形下,高水流强度冲刷后桩周流动更加复杂,冲刷坑内的涡流强度大幅度提高;当水流强度接近1时,粗颗粒泥沙对细颗粒的屏蔽效应会在一定程度上影响桩周最大冲刷深度。     

漫水丁坝坝头床沙起冲流速研究

设计丁坝时,漫水丁坝坝头床沙起冲流速是漫水丁坝局部冲深计算的基础,迄今为止,有关这方面的研究文献所见甚少。为探索有关规律,寻找工程设计的依据,对缓流时的漫水丁坝坝头床沙起冲流速进行了尝试性的试验研究,对部分影响因子进行试验分析。研究表明：坝长及坝高增加,起冲流速减小,局部冲深增大;床沙中值粒径及水深增加,起冲流速增大。在分析基础上,提出了漫水丁坝坝头床沙起冲流速的计算办法。     

用混合紊流模型求解沿岸流和离岸流

本文从水深平均的纳维埃-斯托克斯方程出发,以Longuet-Higgins模型为基础,引入波浪驱动力、紊动粘性和底部切应力,并适当调整紊动粘性系数的分布和底部切应力,构成混合紊流模型,以求解港池中的沿岸流和离岸流.数值计算结果与实验资料符合甚好,表明本文提出的混合紊流模型是求解近岸流的行之有效的方法、     

山区河道型水库滑坡涌浪对岸坡冲刷深度的研究

三峡库区滑坡频发,滑坡产生的涌浪经常对库区岸坡造成破坏。通过山区河道型水库滑坡物理模型试验,研究不同产状滑坡产生的涌浪对三种不同组成粒径岸坡的最大冲刷深度。通过分析首浪高度与滑坡体宽度、厚度以及滑面倾角的关系;涌浪沿程衰减规律;岸坡最大冲刷深度和岸坡前涌浪高度的关系;运用回归分析得到首浪高度经验计算公式、沿程涌浪衰减公式、岸坡最大冲刷深度的经验计算公式。最终得到受滑坡体产状以及滑坡入水点到岸坡距离影响的岸坡最大冲刷深度经验计算公式。研究成果可为三峡库区岸坡的维护提供相应参考。