海船闸气幕防咸数值模拟研究

来源 :水动力学研究与进展A辑 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gulongliu
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为分析海船闸气幕防咸机制及其影响因素,采用OpenFOAM?的双流体数学模型和对流扩散数学模型,建立气幕防咸的三维数值模型,开展限制区域内气泡羽流、盐水入侵以及气幕防咸过程的数值模拟.数值模拟结果表明:新模型能够准确模拟海船闸气幕防咸过程;当供气量足够时,气幕能有效阻止盐从底部入侵;气幕防咸效果与气幕弗劳德数有关,且气幕弗劳德数保持在0.8至1.1之间时,气幕防咸性能最好.
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涡激振动是海洋立管造成结构疲劳损伤的主要原因,为了研究整流罩对大长径比柔性立管涡激振动的抑制效果问题开展了数值模拟.运用切片法的思想,在每个切面上利用离散涡方法计算二维涡激振动响应,并结合有限体积法和增量法,对准三维柔性立管在垂向上的结构振动特性进行了数值分析.经过对比发现,在0.4 m/s和1.2 m/s的流速下,长度为120 m的立管在安装60°整流罩之后长柔性立管的横向振动幅值与裸管相比减小90%以上,振动模态从二阶和三阶降为一阶,尾流场的涡脱落模式更为稳定,说明整流罩对于大长细比柔性立管涡激振动的
为研究无轴泵喷推进器间隙流动特性以及流动损耗机理,采用雷诺平均(RANS)方程对不同工况下无轴泵喷推进器周围流场进行数值模拟.该文首先进行了推进器水动力性能计算,通过与试验结果的比较,评估了湍流模型和网格数量对结果的影响.在此基础上,进一步采用柱坐标系下涡量输运方程和熵增理论,分析了不同工况下推进器间隙流动特征和能量损耗机理.结果表明,计算结果与试验吻合程度较高;进一步由涡量输运方程分析可得方程右侧其影响涡量输运的各项多集中于间隙及间隙进出口区域,其中黏性耗散项对间隙区涡量变化起到主要作用,加剧流动不稳定
该文研究了新型人造植被水流过水断面上的能量平衡机理.新型人造植被的形式是以有效增大水流阻力,增加航深,并且对环境友好为目的而提出的.当其半覆盖明渠水流时,水流的过水断面将主要分为植被区和非植被区,由于植被阻力的影响,两区域之间会形成明显的速度差,进而导致两区域之间能量的传递输移.该文基于文献中的实测流速以及过流断面能量平衡理论,推导得到了水体的能量产生项,能量耗散项和能量输移项的计算表达式.研究结果表明在横向方向上:①能量耗散值在植被区与非植被区交界面附近达到最大;②植被区内的能量输移值小于零,证明在该区
为研究喷水推进操舵倒航机构的力学特性,针对两种一体式操舵倒航机构方向舵(型式1和型式2),采用RANS方法及VOF算法,对方向舵进行两相流计算,得到不同舵角下的流场,并进行操舵流场分析.结果显示,随舵角增加,型式1的侧向力整体比型式2大,且在小舵角下优势更为明显;方向舵进口的喷溅损失系数和舵角成正相关,且型式1的喷溅损失系数整体小于型式2.研究结果表明,在相同舵角下,增大方向舵对水流的偏转作用及减少喷溅损失有利于提高方向舵的侧向力.
交叉双圆柱在工程应用中较为广泛.为了解决交叉双圆柱绕流问题,该文应用OpenFOAM开源代码对Re=200,不同间隙比G(间隙/直径,G=0.5,1,2和4)条件下60°交叉双圆柱流场进行了直接数值模拟(DNS)研究,得到了两圆柱的时均阻力系数,斯特劳哈尔数(St)以及间隙附近的流线图、涡量图和Ω涡识别图.研究表明,随着间隙比的增大,两圆柱的整体时均阻力系数值与St值的变化规律相反,时均阻力系数值先减小后增大,St值先增大后减小;分析了两圆柱在间隙附近的局部流态:尾涡(TV,G=0.5和1),项链涡(NV
该文在二维波浪水槽中进行了不规则波与逆流相互作用的实验;分析了逆流的存在对不规则波列中出现的畸形态的影响.结果表明逆流会增加畸形波出现的概率;畸形波的波形以高波峰为主,能占总畸形波的85%以上.畸形波波峰前端相对陡峭,后端较平缓;然而不同逆流流速下畸形波的平均波形差异不明显,与新波模型吻合较好;逆流对畸形波的平均波面影响很小,说明新波模型可以用来描述逆流存在下的畸形波波形.
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柱型旋流器采用切向入口的方式产生稳定的旋流场,实现两相的分离,具有占地面积小和分离效率高等优点.该文采用数值模拟的方法对旋流器内油-水两相流动时的流场特征进行系统的分析,并采用原油对旋流器的分离性能进行实验验证,研究结果可直接应用于石油工业中的原油-水两相分离.数值模拟中将研究得到的混合液表观黏度计算模型嵌入到CFD软件中,有效提高了计算的精度.研究得出,柱型旋流器的切向入口、柱型主体和溢流口等综合设计在其内部能够形成稳定且有效的强旋流场,深入揭示了油-水两相的分离机理和过程.分流比对柱型旋流器中心涡长度
目前,大多数关于斜坡地形上波浪统计特征参数的研究都是基于正向入射规则波或不规则波进行的.该文通过物理模型试验,对正向、斜向和多向不规则波在1:15斜坡地形上基于谱矩描述的波浪破碎指标以及波浪的统计特征参数进行了研究.研究结果表明,在该试验条件下,斜向不规则波的破碎指标略大于正向不规则波,而多向不规则波的破碎指标可以采用正向不规则波的拟合结果;波浪的入射方向和方向分布对各特征波高与m0(m0为波浪频谱的零阶矩)的比值、各特征波高之间的比值以及不对称度、偏度和峰度的影响不大.另外,给出了该斜坡上不对称度和偏度