T型透空式防波堤水动力特性的理论研究

为了探究T型透空式防波堤的水动力特性,采用匹配特征函数展开法对线性波作用下的流场进行求解,并进一步得出波浪荷载及反、透射系数。针对结构物尖角附近流体运动的奇异性行为,分别引入特定正交多项式将区域间公共界面上的速度分布函数近似展开。通过与水面方箱的理论、实验结果以及T型结构的数模结果进行对比,验证方法的正确性。本文综合分析T型结构各几何参数的影响,计算结果表明:水平板尺寸对波浪荷载及反、透射系数均有显著影响;增大垂向薄板长度能有效减少波浪透射;垂向薄板从水平板中部向两侧移动时,波浪透射系数略有减小,但结构物所受波浪荷载变化较大。     

倾斜板透空堤的消浪特性及流场分析

为了解决传统透空式防波堤消浪性能较差的问题,本文基于CFD方法采用OpenFOAM中DUTFOAM模型对倾斜板透空堤的水动力特性开展了数值模拟研究,分析了波浪经过倾斜板时的透射、反射和能量耗散特性,并给出了倾斜板端部的流场分布。研究结果表明：相比于传统的垂直挡板,倾斜板具有较小的透射系数和反射系数,较大的耗散系数;随着倾斜角度的增加,倾斜板底端处产生较大的旋涡,由此导致倾斜板的耗散系数增大,这有利于提升板状防波堤的消浪性能,优化了传统的透空式防波堤。     

振荡水柱式防波堤的水动力特性

提出一种带水平底板的振荡水柱式新型防波堤. 借助二维物理波浪水槽,研究结构系统在3种不同水平底板宽度、12种不同波浪周期下的水动力特性. 通过实验探究波高对防波堤模型相关水动力参数的影响. 结果表明：合理布置水平底板能有效提升振荡水柱式防波堤的阻波性能;当水平底板宽度等于模型板间宽度时,入射波周期小于1.6 s的波浪的透射系数小于0.5;当水平底板宽度增大到2倍模型板间宽度时,入射波周期小于2.2 s的波浪的透射量小于50%. 水平底板的存在增加了系统的能量耗散,提高了系统对长波区间波浪的阻挡性能;波高的变化对相关水动力参数影响不大.     

孤立波作用下水平板的水动力特性数值研究

为了研究孤立波对水平板水动力特性的影响,本文使用OpenFOAM开源软件包对孤立波作用于板式结构物进行了数值模拟.对数值模型进行了验证,通过改变相对净空比、水平板宽度参数进行了数值模拟,讨论了其参数对波浪力、透射系数和反射系数的影响规律.结果表明:板宽和相对净空比参数的变化对水平波浪力的影响不大,对垂直波浪力的影响较为...     

台阶式地形上双垂板透空系统的水动力学特性

基于开源计算流体动力学软件OpenFOAM中的工具箱waves2Foam,通过在双垂板透空系统下方布置不同尺寸的台阶式地形（潜堤）,对规则波-双垂板-地形耦合系统的水动力学特性进行数值分析. 在不同入射波况作用下,研究双垂板的间距和台阶式地形的尺寸对结构系统前/后的反/透射系数、波能的黏性耗散率及双垂板间的液面相对振动幅值等水动力参数的影响. 此外,探究波浪非线性对相关水动力参数的影响. 结果表明：合理布置台阶式地形尺寸,如令地形的长度与波长的比值约为1.0,能够有效减小双垂板系统的波能反射和透射,并可获得适中的黏性耗散率;地形的存在会加剧双垂板间的液面振动幅度,有效提升两板间的波能捕获能力;波高的增大会造成反射和透射系数的减小,增大黏性耗散率,降低板间液面振动幅值.     

三缸内燃式水动力系统动力特性试验研究

研究了试验条件下三缸内燃式水动力系统在不同油门和转速组合下的动力性指标。通过多组重复性试验确定试验数据,建立了相应的万有特性曲线并与传统内燃机驱动柱塞泵系统进行了分析比较。结果表明,当曲轴转速为1500r／min时,系统容积效率降低,导致系统输出流量和有效功率先降低后升高,全工况条件下受油门开度影响不大。系统输出压力随转速变化缓慢,随着油门开度增加系统输出压力明显升高。全工况条件下系统输出压力相对改善18．78％-84．36％,系统输出流量全工况基本保持不变,系统有效热效率相对改善18．78％-84．36％。因此,相比传统内燃机驱动柱塞泵系统,三缸内燃式水动力系统有效动率在全工况条件下提升显著。     

淮北电厂670T/H锅炉低负荷水动力特性

本文通过理论计算和试验分析论述了淮北电厂 ６７０Ｔ／Ｈ锅炉低负荷和两班制运 行方式下的水动力安全性。     

三维液舱内浮子式减晃荡结构的水动力特性

针对液舱晃荡问题,本文对三维液舱内柱型浮子式减晃结构的水动力特性开展了研究。基于边界元方法开发了三维数值模型,实现了复杂液舱内液体自然晃荡频率和模态的预报。分析了不同位置、吃水和半径的减晃浮子对液舱自然晃荡频率的影响规律,以及水深对浮子减晃效果的影响。研究发现:与无浮子液舱的自然晃荡频率相比,采用浮子结构后液舱的自然晃荡频率普遍降低;当浮子靠近且沿着液舱边界运动时,舱内液体自然晃荡频率的变化范围最大;在其他条件不变的情况下,大半径、大吃水浮子运动时,对液舱自然晃荡频率的影响更为明显;圆柱浮子式结构对浅水液舱的减晃效果更好。     

三维液舱内浮子式减晃荡结构的水动力特性

针对液舱晃荡问题,本文对三维液舱内柱型浮子式减晃结构的水动力特性开展了研究。基于边界元方法开发了三维数值模型,实现了复杂液舱内液体自然晃荡频率和模态的预报。分析了不同位置、吃水和半径的减晃浮子对液舱自然晃荡频率的影响规律,以及水深对浮子减晃效果的影响。研究发现:与无浮子液舱的自然晃荡频率相比,采用浮子结构后液舱的自然晃荡频率普遍降低;当浮子靠近且沿着液舱边界运动时,舱内液体自然晃荡频率的变化范围最大;在其他条件不变的情况下,大半径、大吃水浮子运动时,对液舱自然晃荡频率的影响更为明显;圆柱浮子式结构对浅水液舱的减晃效果更好。     

三维液舱内浮子式减晃荡结构的水动力特性

针对液舱晃荡问题,本文对三维液舱内柱型浮子式减晃结构的水动力特性开展了研究。基于边界元方法开发了三维数值模型,实现了复杂液舱内液体自然晃荡频率和模态的预报;分析了不同位置、吃水和半径的减晃浮子对液舱自然晃荡频率的影响规律,以及水深对浮子减晃效果的影响。研究发现:与无浮子液舱的自然晃荡频率相比,采用浮子结构后液舱的自然晃荡频率普遍降低;当浮子靠近且沿着液舱边界运动时,舱内液体自然晃荡频率的变化范围最大;在其他条件不变的情况下,大半径、大吃水浮子运动时,对液舱自然晃荡频率的影响更为明显;圆柱浮子式结构对浅水液舱的减晃效果更好。     

尤溪水东大桥动力特性分析

福建省尤溪县水东大桥水东村侧主桥为四跨预应力混凝土V形墩连续刚构桥,为检测桥梁结构的动力性能,进行了脉动试验和跑车试验,得到了桥梁结构的前几阶自振频率、阻尼比、振型特点,以及在不同跑车工况下的冲击系数和竖向加速度响应幅值.同时采用有限元软件Midas Civil建立了有限元模型,将有限元动力分析结果与动载试验结果进行了比较,对桥梁的工作状况和受力性能作出评判:该桥实际刚度较大,竖向一阶频率与同类结构相近,结构易发生顺桥向侧移;行车较舒适,结构偏安全.     

斜靠式拱桥动力特性研究

平顶山市城东河路湛河桥是一座斜靠式钢筋混凝土箱肋拱桥,该桥内拱外倾、外拱内倾,组成组合拱肋与系杆梁、横梁组合成空间结构体系.该桥型较少见,为了了解该桥型的动力性能,需要对桥梁进行空间动力特性分析.采用ANSYS软件建立该桥梁空间有限元计算模型,计算得到桥梁前15阶振动周期和振型.计算结果表明:该种桥型的拱肋面内外刚度相差较大,横向刚度较竖向刚度弱,桥梁低阶以拱肋横向振动为主;桥梁的自振周期较大;桥梁振型较为密集.     

Π型竖轴双转子水轮机纵荡水动力特性研究

为提高潮流能装置发电功率及可靠性,加快潮流能开发利用,本文提出了一种Π型竖轴双转子水轮机的设计,并对Π型竖轴双转子水轮机的纵荡运动特性进行了研究。基于CFD方法,通过将水轮机旋转运动与振荡运动相结合的方法模拟水轮机的纵荡运动,对竖轴双转子水轮机在不同振荡频率、振荡幅值及叶尖速比下的纵荡运动进行模拟计算,同时与均匀流无振荡工况下的水轮机作对比,分别对振荡运动下双转子水轮机受力、获能效率及流场的变化特征进行分析。研究结果表明:双转子并列布置可提高水轮机获能效率、纵荡幅值及频率对平均获能效率影响较小。纵荡下双转子水轮机所受推力及侧向力的波动较大,且推力及侧向力波动幅值与振幅及振荡频率成正比。振荡频率影响泄涡频率,振荡幅值影响尾涡区长度。     

溢油跟踪浮标水动力特性研究

为提高溢油浮标跟踪海上溢油油膜的精度,优化溢油浮标设计方案,针对溢油浮标跟踪油膜的水动力学机理问题进行研究,并在此基础上对跟踪误差进行了分析.建立了溢油跟踪浮标的水动力平衡方程并求解,得到的结果包含油膜风系数、表面海水漂流风生流系数以及海洋环境温度、风速、浮标几何形状、出水高度等影响溢油浮标跟踪效果的关键因素.根据溢油事故发生地的海况及溢油油膜本身的性质,有针对性地选择最优的浮标设计方案,以达到最佳的跟踪效果.以METOCEAN公司的Argosphere型溢油浮标为例进行了分析和计算,并讨论了浮标跟踪精度与工作海况之间的关系,对溢油跟踪浮标的设计具有指导意义.     

聚波水道水动力特性的解析分析

针对波浪能装置在波能流密度较低区域转化效率偏低的问题,应用分离变量法和匹配特征函数展开法建立波浪与聚波水道相互作用解析模型,采用边界逼近法处理聚波水道的复杂边界问题.通过收敛性验证、波能流守恒验证和已发表结果对比,验证解析模型的正确性.通过数值计算探究聚波室宽度比、长度比和收缩坡道长度比对聚波水道水动力特性(反射系数、...     

超临界压力锅炉水动力特性的研究

本文对超临界压力锅炉的水动力特性进行了理论分析。通过对不同配置方式管组的水动力特性进行计算，指出在超临界压力下的大比热区（ｉ＝１７００～２５００ＫＪ／Ｋｇ）必须考虑水流的温度不均匀性对超临界压力锅炉水动力特性的影响。     

导管桨水动力特性的数值研究

为了研究导管桨的推力、转矩和效率等关键水动力参数与进速系数之间的关系,本文采用计算流体力学技术(computational fluid dynamics,CFD)分析导管对螺旋桨水动力特性的影响。在建立导管桨的计算模型时,采用了全结构化网格技术,螺旋桨和导管之间的相对运动通过运动参考系(moving reference frame,MRF)方法实现。本文以JD7704+Ka4-55导管桨为例,分析其定常水动力性能,用试验结果对数值计算结果进行了初步验证,进而研究了不同导管长度和叶稍间距时导管桨的水动力特性,并探讨了斜流对导管桨推力、转矩和效率的影响。结果表明:导管桨在低进速下由导管所产生的推力会有较大提升,导管的存在能够显著减小斜流中螺旋桨推力和转矩的脉动。     

三跨斜交T梁动力特性分析

为了研究在双向地震激励下两跨斜交简支梁桥桥面的旋转效应,选取OpenSees建立考虑两跨梁体间纵向、梁体与挡块间横向碰撞的有限元模型,从模态特征与地震反应2个层面分析了斜度、横隔梁数量及布置方式、下部结构支承刚度和跨径布置对两跨斜交简支梁桥桥面旋转的影响.结果表明：斜交简支梁桥的面内旋转振型早于正交桥出现;斜度的增大加剧了桥面的旋转;非对称结构的低阶振型表现为平动与桥面内旋转的耦合振动,其结构偏心效应加剧了桥面的旋转;不设或设置过多的横隔梁、采用平行于支承边布置横隔梁均会加剧桥面的旋转;纵向碰撞对不同斜度的两跨斜交简支梁桥桥面旋转有不同的作用效果;横向挡块能有效抑制两跨斜交简支梁桥桥面的旋转.

     

波能装置浮子选型及水动力性能分析

为了提高波能浮子的转换效率,本文对浮子不同外形的水动力性能进行研究,得到最优的浮子外形.基于势流理论,利用CFD软件模拟自由衰减的方法对浮子粘性力进行估算,进而对浮子进行粘性修正.首先对不同直径吃水比的平底圆柱浮子进行水动力性能分析,得到大直径吃水比的浮子有效频率宽度更大,更加有利于波浪能量的吸收;分析了不同锥底角度浮...     

波翼相位差对柔性翼水动力性能的影响

以仿生推进系统利用波浪能为背景,研究了波翼相位差对规则波下近波面二维柔性拍动翼的推进性能的影响。采用求解RANS方程的方法,计算了不同波翼相位差下柔性翼的水动力性能,并与无波情况下及相同工况下刚性翼结果进行比较。计算结果显示:波翼相位差对翼水动力系数的相位、幅值有影响,恰当波翼相位差下,柔性翼能有效利用波浪能增加自身推力及效率,且其对波浪能的利用能力高于刚性翼。尾涡分析表明,恰当的波翼相位差能够提高柔性翼尾涡梯度及其连续性,从而提高波面下柔性翼推力及效率。