双孔平面射流的数值模拟

本文比较了用标准Ｋ－ε模式，修正常数的Ｋ－ε模式和低雷诺数Ｋ－ε模式拟双孔平面射流流场，并同中线流速沿程变化，流函数等值图和压强等值图的试验资料相比较，证实修正常数的Ｋ－ε模式模拟是较精确的，而且是简单易行的。     

FPSO甲板上浪的数值模拟

FPSO在其生命周期内遭受的上浪风险很大,严重的上浪可导致结构的损坏。本文建立了三维数值水池,对规则波下固定FPSO的甲板上浪进行了数值模拟。得到了甲板和甲板室上的冲击载荷和上浪水在甲板上的水位高度以及波浪沿船首爬升、变形、破碎的过程。水池采用动边界造波,自由面由VOF方法来捕捉,在水池后段的动量方程中添加了源项以消除后端壁面的波浪反射。     

涡旋式流体机械非稳态数值模拟及泄漏流动分析

结合动网格技术建立了包含径向间隙与轴向间隙的涡旋流体机械三维非定常数值模型,对其在不同压比下的流场和性能进行模拟计算,并采用性能实验对模型进行验证。结果表明径向间隙泄漏的速度远大于轴向间隙的泄漏速度。径向间隙内的泄漏为紊流而轴向间隙内的泄漏为层流,最大泄漏量均发生在排气开始后。对不同转角下径向间隙泄漏量进行了计算和分析,并与喷管模型的泄漏量计算结果进行对比确定了修正系数。当泄漏间隙两侧压比高于临界压比时,径向间隙内最大马赫数大于1而轴向间隙内最大马赫数小于1。该研究将为预测和降低间隙泄漏量,提高涡旋流体机械的性能提供理论依据和手段。     

温室滴灌线源土壤水分运动数值模拟

根据土壤水动力学理论，考虑西红柿根系吸水，建立了西红柿生长条件下温室地表滴灌剖面二维土壤水分运动的数学模型。采用ADI法和Gauess-Seidel法联合求解数学模型，并进行了数值模拟。结果表明，温室土壤水负压的监测值与计算值有着较好的一致性。这对温室地表滴灌灌溉制度的制定具有一定的指导意义。     

引航道水沙运动数值模拟初探

本文根据已建工程引航道船闸运用期间水沙运动规律的研究成果,建立并验证了引航道泥沙数学模型.在此基础上,针对引航道存在的碍航问题,对消弱水位波动及减少淤积两个问题进行了初步探讨,以期为已建工程改善通航条件及水利枢纽引航道设计提供参考依据.     

基于数值模拟的低水头闸坝工程下游冲刷动力研究

针对低水头闸坝工程长期面临下游河床冲刷问题,通过不同工况参数分析,构建闸室断面水工模型。同时,基于Fluent平台构建数值模型,采用边界设置以及动网格宏函数控制流体突变,从而改进模型。结果表明,粒径与冲刷流量对冲刷坑深度以及范围有直接影响;对下游冲刷坑流速进行分布数值模拟,二次开发模型能准确反映实际冲刷情况,相对误差0.092%,优于原有模型。研究成果可为水利工程的建设与维护提供技术参考。     

蒸发条件下层状土壤水分运动的数值模拟

研究蒸发条件下的土壤水分运动规律,对盐碱化的防治,对田间水分状况的调节管理都是非常重要的。针对我国北方地区土壤剖面多呈层状和春季强烈返盐季节土壤多处于裸露状态的特点,本文主要研究层状剖面的土壤蒸发问题,特别是粘土层厚度和位置对蒸发的影响。     

机翼颤振的数值模拟研究

本文采用数值方法对机翼颤振进行仿真。由于大型机算机和计算流体力学软件日益成熟,流体运动部分可以"如实做来",不必做任何线化假定,所以对物体外形,周围的气流速度无任何限制。这样开发的算法可以广泛用于流体与固体有相互作用的场合,如弹壳分离、副油箱抛投等难题。本文的算例是计算存在流固耦合作用时机翼在高亚音速流及跨音速流中的颤振问题。本方法将机翼的连续系统弹性结构模型与非线性雷诺应力平均N S方程的流体模型弱耦合求解。文中考虑了三维机翼在多个马赫数下的气动响应过程。     

二维甲板上浪问题数值模拟研究的新方法

甲板上浪问题一直是强非线性问题研究领域的热点,它是造成海洋浮式结构物损坏的重要因素.该文完整的阐述了用于研究甲板上浪问题的数值模拟解决方案,并对二维浮动物体的运动响应、甲板上浪进行了考察.模拟在二维数值波浪水池中完成,入射波由冲箱运动生成,水池远端采用海绵层吸收反射波浪,自由液面采用VOF方法捕捉,物体的运动为与波浪的耦合运动.最后将模拟得到的运动响应与试验进行了对比,同时对上浪载荷也进行了分析.     

基于重叠网格技术数值模拟船舶纯摇首运动

该文采用基于非定常RANS方程的黏性数值模拟方法,对标准船模DTMB5512裸船体在平面运动机构(PMM)控制作用下的纯摇首运动进行了数值模拟。文中数值计算采用基于开源CFD工具包Open FOAM和重叠网格技术开发的多功能水动力学求解器naoe-FOAM-SJTU。根据SIMMAN2014提供的标准算例,对同一运动频率下,在Fn=0.28工况下的3种不同运动幅值的纯摇首运动进行了数值计算,得出了船舶不同工况下的阻力、侧向力和转首力矩的历时曲线。并且根据操纵性数学模型(MMG)推导出相应的水动力导数值,所有计算结果同模型试验数据吻合较好,验证了采用当前处理方法数值求解纯摇首运动的可靠性。     

叶栅含沙水流中沙粒运动的数值模拟

利用Lagrangian颗粒运动方程，数值求解了叶栅含沙水流中沙粒的运动。定义了撞击效率，给出了来流雷诺数(或来流速度)，来流冲角和沙粒尺寸对撞击效率的影响。数值模拟了不同来流雷诺数，来流冲角和尺寸的沙粒在栅中的运动轨迹，考虑了壁面、边界层、尾迹及少粒与壁面碰撞对颗粒运动的影响。数值分析了沙粒对叶栅固壁的冲击情况，数值模拟结果与水涡轮机械中所表现的磨损情况较为一致。     

瓯江口滞流点运动规律数值模拟

利用MIKE21软件建立瓯江口二维水流数学模型,研究不同径、潮流条件下滞流点位置的移动规律,并结合历史资料,分析了滞流点迁移对河口拦门沙的动力影响。研究表明:径、潮流水动力的改变,会改变滞流点的位置,其移动规律与口门拦门沙浅滩演变有密切关系。径流量较小时,滞流点上溯,在南北口内均形成滞流点活跃的动力平衡带,口外拦门沙冲刷;当径流量增大时,南北口滞流点下移引起拦门沙淤积,但向口外延伸的程度将受到分流比和河床地形的影响。     

基于冲蚀耦合动网格方法的摇臂式喷灌喷头冲蚀变形数值模拟研究

喷灌喷头长期冲蚀磨损引起的喷嘴结构变形是影响其水力性能的主要原因之一。为了探究喷头的冲蚀变形及变形对其水力性能的影响规律,基于冲蚀耦合动网格方法以PY1-20sh型喷头为研究对象,利用标准k-ε湍流模型与Generic冲蚀模型建立喷头固-液两相流数值模型,针对3组不同水流含沙量工况开展喷头运行160 h内的冲蚀变形数值模拟研究。结果表明：喷头的冲蚀磨损主要发生在主喷嘴处,持续地冲蚀磨损使其质量减小,主喷嘴冲蚀变形表现为管壁向外不均匀扩张使得出口直径增大,变形程度与喷头运行时长及水流含沙量均呈正相关,变形速率随运行时间的延长而减缓,形状系数变大说明出口断面逐渐偏离圆形。喷头水力性能的变化表现为冲蚀变形使出口流量增加但流量系数减小,且由理论分析发现喷头射程随运行时长逐渐缩短,末端水滴直径逐渐减小但变化幅度不大。研究结果可为喷头的合理使用与结构设计提供参考依据。     

二维翼型非定常运动数值模拟

本文应用商业软件FLUENT进行数值模拟。首先将静止圆柱和旋转振荡圆柱绕流的计算结果与文献[18]进行了比较,接着对典型二维翼型沉浮振荡的计算结果与实验图像进行了比较,以此验证了用Fluent软件计算非定常运动的可靠性。在此基础上,本文对二维翼型沉浮、俯仰以及沉浮/俯仰联合运动这三种方式分别进行了模拟,分析了不同参数如振幅、频率、沉浮和俯仰之间的相位差的影响。得出一些有意义的结论和新的现象。     

再生混凝土疲劳损伤机理的数值模拟

基于再生混凝土内部细观结构的数字图像,建立了二维细观再生混凝土疲劳损伤有限元模型。首先,对弯折疲劳破坏后的再生混凝士弯折疲劳试件进行机械切割并对切割后的表面使用数码相机拍摄,获得截面数字图像。然后,对所获得的数字图像进行处理并对骨料和砂浆部分进行边缘检测,获得骨料和砂浆的边缘坐标,将其导入有限元分析软件,获得实体模型。最后,建立了二维细观再生混凝土疲劳损伤有限元模型,研究了再生混凝土在疲劳荷载作用下的损伤分布和应力分布的变化规律。     

舰船气泡尾流尺度效应研究

为了得到有效的舰船气泡尾流尺度效应数值模拟方法,该文对气泡尾流分别进行了基于欧拉双流体模型的均一直径气泡模拟(ETF)和带气泡尺寸分组的相群平衡模型模拟(PBM),最终选定PBM模型进行尺度效应研究.通过对空气卷吸模型的探讨,在弗劳德数相似的前提下,设计了多个数值试验模型,研究了气泡尾流中的尺度效应影响.结果表明:大尺度模型对应的气泡尾流要显著于小尺度模型,前者无论是自由面气相分数还是物面气相分数都要显著高于后者:进行气泡尾流实验室研究时,若严格按几何相似进行缩尺比实验,可能难以得到有显示度的结果.     

带自由液面的艇/桨干扰特性数值模拟与验证研究

带自由液面的艇/桨干扰特性研究是水动力学领域的重点与难点.此文采用数值模拟方法研究了潜艇近水面航行时的艇/桨干扰特性.首先介绍了计算方法:流场采用RANS方法结合RNGk -ε湍流模型求解;自由液面捕捉采用VOF方法;螺旋桨运转采用滑移网格方法;带螺旋桨潜艇表面与计算域内全部采用结构化网格进行离散.然后,对于SUBOFF潜艇模型在不同浸深下的阻力特性进行了数值模拟,分析了自由液面对于模型阻力的定量影响.最后,对于带螺旋桨的SUBOFF潜艇模型在深潜与近水面状态下的艇后推力、扭矩进行了数值模拟,分析了自航因子,研究了艇/桨干扰特性.计算结果与试验结果进行了详细的对比分析,验证了计算方法与计算结果的可靠性.本文的工作可为将来构建数值拖曳水池提供技术支撑.     

耦合装药情况下台阶深孔爆破的数值模拟

结合LS-DYNA3D程序,介绍了动力有限单元法进行爆破数值模拟的理论,并利用程序做出两相邻炮孔耦合装药进行台阶深孔爆破的模型算例.与工程实践比较,计算结果基本合理,模拟方法可行.结果表明:数值模拟能得到较完备运动描述,能进行爆破有效应力的时程分析和爆破应力波传播的直观演示.     

高坝瞬时泄洪对坝下游船舶航行及码头影响的数值模拟

以描述河流瞬变流的运动方程为基础,得出了模拟瞬时洪水波和溃坝波在天然河道和干河床中传播过程的数值计算方法.运用该方法模拟分析了金沙江向家坝突然泄洪过程,以及瞬变流对坝址下游165km长河道中船舶航行和码头的影响.