水动力特性

摘要： 为了改善潮流能水轮机叶片表面流动分离问题,提高其升阻比,本文通过在潮流能水轮机叶片表面加装涡流发生器,来研究涡流发生器对潮流能水轮机水动力学性能的影响.本文以NACA4418翼型为研究对象,分别建立了含VGs和不含VGs的三维模型,利用CFD方法研究了VGs的高度、长度以及相邻一对VGs之间的间距等多个方面对该翼型性能的影响.结果表明:VGs可以有效地提高翼型的最大升力系数;相邻VGs间距的增加对流动分离的抑制有积极影响.此外,通过对尾迹区流线和旋涡的分析,进一步揭示了尾迹区的流场特征.

摘要： 本文对同轴双浮子波能发电装置进行了深入研究.采用Fortran语言对AQWA进行二次开发,并施以线性及非线性PT O反力,实现了装置的运动模拟,获得了双浮子装置的水动力特性及捕能情况.研究表明,波浪周期及内外浮子质量对装置获能影响显著,建议选用质量比为0畅8的双浮子装置,并将其放置于周期与外浮子固有周期接近的海域中以实现最优捕能.

摘要： 为了研究含植被浑水的水流特性,基于水槽试验分析了纵向流速、雷诺应力、相对紊动强度的分布情况。结果表明:①无植被时,沿垂线方向水流纵向流速分布呈“J”形;有植被时,受上游植被干扰的区域沿垂线方向其水流纵向流速分布呈“S”形,未受上游植被干扰的区域沿垂线方向其水流纵向流速分布呈“J”形。②在植被淹没状态下,雷诺应力最大值位于植物茎秆和下层叶片的过渡区域;在植被非淹没状态下,雷诺应力值自下而上呈现“S”形分布;在近底区域很小的范围内,雷诺应力值基本为零。③植被对水流相对紊动强度的影响横向、纵向的较大,垂向的较小;受植被叶片阻水扰流的影响,淹没状态的植被对水流相对紊动强度的影响较大,其最大值出现在枝叶相对茂密的区域,最小值出现在枝叶相对稀疏的区域。

摘要： 面对日益严峻的环境问题,优化浮式基础结构形式成为海上风电降本增效的一大途径。对一种具有双重抗摇摆机制的新型格构式浮式基础进行结构优化,通过格构式塔架不同布置形式的参数化分析,寻找最适合格构式浮式基础的系杆布置形式,同时对优化后格构式浮式基础进行水动力响应分析,验证优化方案可行性。结果表明:在格构式系杆布置方面,斜向系杆与角柱的角度不宜设置较大;减少横杆、增大斜杆截面面积能够更有效地提升结构抗侧刚度和承载能力。优化后的浮式基础受力性能优于原格构式浮式基础,大大提高了格构式浮式基础结构的经济性,同时其各自由度上固有周期均远大于典型波浪周期,具有良好的耐波性。

摘要： 为了解台阶型沉井附近水动力特性及沉井台阶位置对局部冲刷的影响,以优化沉井结构,以某桥大型台阶型沉井为背景,通过流体计算软件CFD建立三维定床水动力模型,分析该沉井台阶设置对水流流速和流速矢量、湍流动能、床面切应力等沉井附近水动力特性的影响规律;通过物理模型动床试验,分析台阶位置对最大局部冲刷深度的影响。结果表明:通过数值模拟分析,沉井台阶位置位于床面或以下对其附近的水动力特性影响较小;通过物理模型动床试验,沉井的台阶位置位于床面、床面以下0.6h、0.81h(h为水深)处时,其最大局部冲刷深度相较于无台阶沉井基础的最大局部冲刷深度的减冲率分别为5.6%、18.8%与19.9%。

摘要： 【目的】研究碟形网箱在系泊缆断裂的部位和数量不同时,系泊缆断裂后碟形网箱的水动力特性。【方法】结合某碟形网箱具体参数和其系泊系统布局情况,建立该碟形网箱的水动力分析模型,探究系泊缆在不同位置发生断裂和不同数量系泊缆断裂失效模式对碟形网箱水动力特性的影响。【结果与结论】1)不管何种模式的缆失效,都会导致其余未发生断裂系泊缆所承受的系泊张力重新分布。2)缆失效位置和数量的不同都会对网箱主体的六自由度运动产生不同的影响:当系泊缆锚固端断裂时,缆的自重及缆承受的水中阻力会对碟形网箱主体倾覆运动起到某种程度的限制作用。当系泊缆在上端断裂时,断裂后整根系泊缆完全脱离碟形网箱主体,如果自顶端断裂的系泊缆较多,就会导致碟形网箱主体发生大倾角倾覆;如果只剩下一根系泊缆与碟形网箱相连,碟形网箱有可能发生风标效应。

摘要： 对矢量泵喷推进器的国内外研究进展进行综述,展望矢量泵喷推进器的水动力学研究方向,建议以矢量泵喷推进器的操纵性和声隐性的水动力学研究、航行器整体运动响应作为未来研究方向,对我国舰船动力系统技术和装备发展具有重要意义。

摘要： 无人水下航行器(UUV)在无人平台动态布放时易受平台航行的干扰,因此对水下无人平台动态布放UUV过程水动力特性研究极为重要。文中基于雷诺平均法和k-ε湍流模型,使用重叠网格并结合多参考系模型,建立了一种适用于研究动态布放与双体分离的数值水池。通过开展典型算例研究,将仿真结果与标模试验结果进行对比,结果表明:该方法仿真误差小于8%,精度满足工程应用需求。进一步使用该方法对大型水下无人航行平台动态布放UUV进行仿真,对该状态下UUV水动力参数进行预报,并与自由航行状态参数进行对比,结果表明:布放状态下,UUV操作性较自由状态明显减弱,对布放过程与控制策略设计具有一定的指导意义。

摘要： 为了分析自然通气状态下斜流角对半浸桨的水动力特性的机理问题,本文对无因次半径为0.7处的841-B型半浸桨的杯型剖面进行建模。通过求解RANS方程模拟杯型剖面入水过程的同时,结合标准k-ε湍流模型、流体体积方法以及重叠网格技术,建立可靠的数值方法,并在此基础上研究不同斜流角工况下半浸桨杯型剖面的水动力特性,分析了不同斜流角工况下的半浸桨杯型剖面的自由液面形式、通气腔形式、流场形式以及表面压力分布。研究结果表明:增大半浸桨杯型剖面的斜流角,会对其入水过程的通气现象起到一定的促进作用,此外,由于增大半浸桨杯型剖面的斜流角会间接增大浸深,进而使得半浸桨杯型剖面受到的横向力系数以及垂向力系数有所增大。在半浸桨的工程应用过程中,要着重考虑传动轴以及工况的改变对其斜流角的影响机理。

摘要： 恶劣海洋条件给网箱养殖带来许多潜在风险,研究金属网衣的水动力特性及其周围的流场特性关系着鱼群养殖的质量和网箱安全性。本文基于计算流体力学(CFD)方法对小尺度平面无结金属网衣进行了数值模拟实验,研究其在均匀流作用下的水动力性能和网衣周围的流场分布,得出了随着雷诺数、网衣的攻角、网衣密实度和网眼形状变化阻力系数的变化趋势和速度场的分布变化。这些分析结果对进一步研究网衣的水动力性能和流场特性具有借鉴意义。

摘要： 随着中国社会经济的发展,近几十年来长江流域水资源开发利用程度逐步加大.在河道上修建水库虽然满足该地区灌溉、航运、供水和发电等方面满足社会要求,但水库开发也会切断了河道原有的水流连续性,使河流水温、水质、形态和水位等重要水环境因素发生根本性改变.本研究以万安至峡江段为研究区域,构建赣江中游一维水动力数学模型,根据实测水位流量数据对模型进行率定和验证,研究石虎塘航电枢纽工程运行对赣江中游水动力特性影响.结果表明,石虎塘航电枢纽运行前后上下游水位、流量、流速变化趋势大致相同,枢纽运行对坝址处水动力特性影响较大,距坝址愈远则影响愈小.

摘要： 为了应对持续增长的能源需求和使用化石能源引发的环境问题,世界各国都在寻求开发可再生能源.波浪能作为海洋可再生能源的一种吸引了世界各海洋国家的关注.在众多的波浪能转换技术中,振荡水柱(OWC)式波能装置被广泛认可为最先进技术之一.关于在OWC水动力特性的研究中,绝大部分都是基于单气室OWC装置,然而该装置只有波浪频率在其共振频率附近时才是高效的.为了提高装置的能量转换效率和在更宽波频条件下吸收波能的能力,双气室式OWC波能装置被提出来并进行了一定的测试.作为作者前期单气室OWC装置研究工作的拓展,本研究考虑具有两个独立气室的固定式OWC波能装置,并与单气室OWC波能装置的水动力性能进行了对比.采用实验和数值的方法对双气室OWC装置的水动力效率、波面变化和气室压强进行了模拟研究.数值模型是基于完全非线性高阶边界元方法,并引入人工黏性来近似由于气室前墙诱发的水体黏性效应.模型实验在大连理工大学的波流水槽内开展.研究发现,与单气室OWC装置相比,双气室OWC装置能够拓宽有效频带宽度和改善水动力性能,这些发现有助于实际工程中OWC波能装置的设计和应用.

摘要： 深远海渔业养殖已受到很多国家的关注,国内外已成功建造并安装了多座深远海渔业养殖平台,而水动力特性对该类型平台的正常使用至关重要.本文将在传统三维水弹性力学分析理论的基础上,进一步考虑杆件和网帘的作用,采用波浪绕射/辐射理论分析件和网帘水动力载荷的时域分析方法,并对典型新型智能化渔业养殖平台进行计算分析,并和水池试验结果进行对比,对比结果显示上述计算方法能够较为准确地对渔业养殖平台的运动响应进行预报分析.本文的研究将对新型智能化渔业养殖平台的波浪载荷计算和运动分析奠定基础.

摘要： 冰区船舶在冰水混合环境中航行与操纵时,作用在船体的外力被称为冰水动力,包括水动力以及船-冰作用力等.冰区航行与操纵状态下船舶的外界作用力受冰的作用力影响较大,相互作用过程复杂.本研究基于计算流体力学(CFD)和离散元(DEM)相结合的数值模拟方法,对冰区船的斜航运动冰水动力开展了数值计算,获取了典型工况的冰水动力,冰水动力特性呈现非线性非定常的特征.

摘要： 流域综合治理对于湿地水环境改善、生态恢复具有重要意义,水动力数值模拟是预测修复效果的重要手段.本文基于斧头湖湖泊形态、水文条件、地形地貌特征与流域治理方案,通过MIKE3建立湖泊流场并进行水动力模拟,对比分析圩垸拆除前后水动力特性及变化情况,预估拆除圩垸对湖泊流场产生的影响,验证工艺流程的合理性,同时为全湖水质变化分析提供参考借鉴.数值模拟的方法在流域综合治理与水生态修复中的有效应用,可从整体上优化治理方案,提高湖泊生态恢复效果.

摘要： 本研究采用域内源造波技术,基于时域高阶边界元方法(HOBEM),发展建立了完全非线性自由液面的二维波浪水槽,采用线性气动模型模拟气室内自由液面的气体压强,研究了固定U型振荡水柱式(U-OWC)波能装置的水动力特性.通过与已发表的U-OWC实验结果相对比,验证本模型的准确性与可延伸性,在此基础上模拟研究了U-OWC波能转换装置水下挡板长度和挡板与前墙距离对气室内气体压强,波面位移以及水动力效率的影响.研究表明,水动力效率随着水下挡板长度、挡板与前墙的距离的增加而增加;水下挡板长度和挡板与前墙距离的改变基本不影响共振频率区间.

摘要： 针对喷水推进泵水动力性能,设计了喷水推进泵模型,在空泡水洞中对进速系数J=0.2～1.0下全湿及空泡工况下推力、扭矩等进行了测量,并使用高速摄影对空泡形态进行观测.为研究喷水推进泵的数值模拟方法,实验室组织了喷水推进技术研讨会,共14个团队就喷水推进泵模型水动力特性开展了背靠背的数值模拟,以对数值计算方法进行验证.各团队采用不同的软件使用RANS方法对全湿流动进行了模拟,获取了流场及外特性.本文对该结果进行了分析.尽管软件、网格等有较大差异,KT,KQ预报结果与实验结果的误差多集中在实验值的±5％以内,大多略低于实验值,且当大进速系数下,误差增高.流场计算结果的网格依赖性较大,尤其是湍流强度.空泡工况结果有待进一步验证.

摘要： 本研究提出一种带水平开孔板的浮箱式防波堤结构,可以有效地耗散波浪能量,降低结构的波浪力和透射系数.基于线性势流理论,利用匹配特征函数法建立波浪与带水平开孔板浮箱式防波堤相互作用的解析模型.在解析分析中,将问题分解为对称解和反对称解,通过匹配不同流场分区之间的速度和压力连续条件,确定速度势,计算反射系数、透射系数、能量耗散系数.将解析解与分区边界元数值解进行对比分析,其计算结果一致.通过算例分析,研究带水平开孔板浮箱式防波堤的反射系数、透射系数以及能量耗散系数的主要影响因素和变化规律.研究发现,设计合理的水平板开孔率以及宽度,可以有效提高浮箱式防波堤的掩护性能.本研究结果可为工程设计和进一步的物理模型试验研究提供重要参考.

摘要： 本研究通过解析方法分析近岸反射对浮式防波堤-波浪能转化装置集成系统的水动力性能和能量俘获特性的影响.基于线性势流理论,建立频域内水动力参数和波能俘获效率的表达式,利用波能流守恒定律验证解析模型的正确性.通过分析直墙与方箱间不同间距,重点探讨小间距窄缝下和大间距情况下,近岸反射对集成系统反射系数、透射系数、波能俘获效率的影响,并揭示其影响机理,为实际工程应用提供参考.

摘要： 本文以集装箱船KCS标模为研究对象,应用CFD软件STAR-CCM+,采用基于RANS方程求解的黏性流方法,对船舶在不同漂角和横倾角下回转运动时的船体水动力进行了数值预报,通过与试验数据进行比较,对所建立的数值模型和所采用的数值方法进行了验证,并研究了兴波与横倾角对船舶水动力的影响.计算结果表明,兴波对船体横向力及转艏力矩影响较小,而对纵向力及横倾力矩影响较大;横倾角对纵向力、横向力及转艏力矩影响较小,而对横倾力矩影响较大.研究结果验证了利用CFD对船舶回转操纵水动力进行预报的可行性,对认知船舶回转过程中出现的回转横倾等问题具有一定的指导意义.

摘要： 一种多尺度油气水多相流动力学特性分析方法，通过电导波动信号采集系统采集油气水多相流电导波动信号，对采集到的电导波动信号进行EEMD分解，对各级IMF的求归一化能量和相关系数，根据归一化能量和相关系数剔除噪声模态，然后选择能量较大的前几个模态进行时频分析，以此研究和分析多尺度油、气、水多相流动力学特性。该方法在EEMD分解过程中有效分离了噪声模态和固有模态，避免了模态混叠现象，提高了Hilbert‑Huang变换多尺度频谱特性的准确性和有效性，有助于更加有效和准确地分析油、气、水多相流不同流型的动力学行为特性，为流型识别和多相流参数测量提供更加有效和准确判别依据。

摘要： 本发明提供一种基于水动力噪声混沌特性分析的喷水推进进水口吸入涡识别方法，具体包括以下步骤：S1、在喷水推进泵装置进水流道内安装若干水听器；S2、实时监测水动力噪音信号，并对采集到的奇异吸引子、最大李雅普诺夫指数、饱和关联维数进行混沌动力学特性分析；S3、当同时满足奇异吸引子结构突变、最大李雅普诺夫指数有增大的趋势、饱和关联维数有减小的趋势时，可断定有吸入涡的产生。

摘要： 本发明提供了一种层合型浮体结构物，从上到下依次包括固定为一体的上板、低密度层和下板，上下板的刚度远大于中间层，浮体结构物表面光滑连续且具有较好的结构性能；本发明还提供了一种层合型浮体结构物的水动力特性分析方法，由上下板的弯矩、剪力以及反射系数与透射系数，分析层合型浮体结构物的水动力特性，能够科学描述海洋浮体结构物的水动力特性。本发明对于层合浮体结构设计具有直接的科学和工程意义。

摘要： 本发明提供了一种多排潜堤的共振反射计算方法、装置及电子设备，本发明首先数值求解单排多孔潜堤的水动力特性参数，再利用宽间距假设递推计算多排多孔潜堤的水动力特性参数，给出多排潜堤的最优设计参数。本发明具备计算效率高、不受限于潜堤形状影响的优点，且能为多排潜堤的工程设计提供重要的参考建议。

摘要： 本发明提供一种水库水动力特性的分区方法、装置、设备及介质。水库水动力特性的分区方法包括：在指定水情条件下，读取水库库区范围内的第一数量的断面在指定时间区间内不同时刻下的水位数据，并基于每一个断面在指定时间区间内不同时刻下的水位数据，对第一数量的断面进行聚类处理，得到第二数量的水动力特征区域。基于每一个水动力特征区域中所包括的多个断面的空间位置信息，确定每一个水动力特征区域对应的区域类型。采用本发明，能够对水库沿程河道实现自动分区，且不依靠经验参数，更具有客观性和稳定性，可为水库实际运行调度提供技术支撑。

摘要： 本发明涉及一种潜降式网箱水动力特性计算的分析方法，具有如下步骤：潜降式网箱结构总体建模参数确定；划分网格；网衣单元模拟；确定约束条件；进行波流载荷计算；开展潜降式网箱结构在不同下潜深度的动态分析。本发明可用于确保潜降式网箱养殖设施的安全性和稳定性。

摘要： 本发明公开了一种研究立柱‑网衣结构耦合水动力特性的试验装置，包括整体支撑框架、网衣角度调节装置、网衣移动装置、伸缩杆、六分力传感器、连接杆、网衣框架、网衣和立柱；整体支撑框架对实验装置起支撑作用；通过网衣角度调节装置可以精确地调整网衣之间的夹角；网衣移动装置设置于整体支撑框架上并可在整体支撑框架上进行移动；伸缩杆的另一端与六分力传感器固定连接；六分力传感器的与连接杆固定连接；连接杆与网衣框架固定连接；立柱的两端分别与连接杆固定连接；网衣固定于网衣框架中。本发明通过模块化、可拆卸式的设计，实现了立柱结构和网衣结构的多种组合，提供一种具有更多功能的试验装置来满足所需的试验工况。

摘要： 本发明提供一种水库水动力特性的分区方法、装置、设备及介质。水库水动力特性的分区方法包括：在指定水情条件下，读取水库库区范围内的第一数量的断面在指定时间区间内不同时刻下的水位数据，并基于每一个断面在指定时间区间内不同时刻下的水位数据，对第一数量的断面进行聚类处理，得到第二数量的水动力特征区域。基于每一个水动力特征区域中所包括的多个断面的空间位置信息，确定每一个水动力特征区域对应的区域类型。采用本发明，能够对水库沿程河道实现自动分区，且不依靠经验参数，更具有客观性和稳定性，可为水库实际运行调度提供技术支撑。

摘要： 本公开提供一种基于缆索水动力特性的浮动式立柱平台模型创建方法，涉及海洋浮动平台分析领域，基于相对速度矢量单元坐标系采用集中质量‑弹簧法搭建缆索模型，解决集中质量‑弹簧缆索模型的奇异性，使得浮式立柱平台及系泊系统模型的鲁棒性更强，通过对比立柱平台在X、Y向波浪作用下的运动响应，验证了所搭建缆索模型的准确性。

摘要： 本发明涉及一种潜降式网箱水动力特性计算的分析方法，具有如下步骤：潜降式网箱结构总体建模参数确定；划分网格；网衣单元模拟；确定约束条件；进行波流载荷计算；开展潜降式网箱结构在不同下潜深度的动态分析。本发明可用于确保潜降式网箱养殖设施的安全性和稳定性。