西洋东大港水道流速垂线分布研究

对辐射沙洲海域东大港4#站位连续2个潮周期的流速测量资料进行了分析、研究,拟合给出了流速垂线分布关系,并根据实际测量资料确定了该站位6个水层的浑水水流尾流函数项表达式。这些表达式表明浑水水流尾流函数是相对深度和摩阻速度的函数。探讨分析了尾流函数的空间分布和潮周期过程。非恒定流的水流尾流函数项的准确表达,对于揭示含沙水流流速结构及水、沙相影响作用规律将起到启发和推动作用。     

采用DPIV技术研究浅水平板岛屿尾流

人们对于尾流的研究大都针对绕流体在展向非常长的情形,但是在天然环境和水利工程中出现的多为水深相对很浅的流动。由于槽底和自由水面的限制,浅水域中的尾流有着与深水尾流不同的流动规律。采用数字粒子图像测速(DPIV)技术,在长30m、宽3.5m、高1m的水槽中比较系统地量测了浅水中绕平板岛屿的尾流区流场。分析了大尺度旋涡的运动规律,得到了尾流流动形式随尾流稳定性参数的变化规律。目前如此大尺度浅水岛屿尾流的定量实验研究并不多见。     

考虑发电机尾流作用的潮流能理论可开发量的评估

In this study, we construct one 2–dimensional tidal simulation, using an unstructured Finite Volume Coastal Ocean Model(FVCOM). In the 2–D model, we simulated the tidal turbines through adding additional bottom drag in the element where the tidal turbines reside. The additional bottom drag was calculated from the relationship of the bottom friction dissipation and the rated rotor efficiency of the tidal energy turbine. This study analyzed the effect of the tidal energy turbine to the hydrodynamic environment, and calculated the amount of the extractable tidal energy resource at the Guishan Hangmen Channel, considering the rotor wake effect.     

新月形沙丘表面流场特征北大核心CSCD

目前对新月形沙丘表面流场尤其是涡流区的复杂流动结构缺乏全面的认识,新月形沙丘形态特征和来流风速对流场结构的影响需进一步研究。利用CFD数值模拟的方法,采用RNG k-ε湍流模型,研究了在不同几何参数和来流风速下新月形沙丘表面的流场特征,重点研究了背风侧涡流区的流动特征及范围与沙丘几何参数和来流风速的关系。结果表明:新月形沙丘高度越高、迎风坡坡度越大,其尾流涡流区长度越长,长度为沙丘高度的5~7倍;来流风速对尾流附着点的位置影响较小,不同来流风速导致的涡流区长度为沙丘高度的6~7倍;来流风速越大,尾流保护区长度越短,沙丘对流场的干扰范围越小。本研究深入解析了流场对新月形沙丘形态的塑造作用,进一步从流场的角度印证了新月形沙丘翼角下游小新月形沙丘形成的成因。     

舰船气泡尾流分布的BPBE表征方法研究

基于气泡群平衡方程(BPBE),提出一种用于更系统表征舰船气泡尾流变化特征的数值模型。模型的创新处在于既能反映气体传质因素的影响,又考虑了尾流中实际存在的气泡聚并现象,且具有简单易行,运算效率高的特点。分析结果表明:聚并在近尾流区作用强烈,传质在远程尾流区作用明显;聚并对BND的分布变化影响不大,对气含量的发展变化则发挥着主要作用;尺寸为70~80 um的气泡BND最大,尺寸为200 um的气泡气含量最大。     

基于激光雷达测风数据的复杂地形下风力机尾流特性研究

以张家口某处风电场为实验场地,采用两台多普勒激光雷达(Wind3D 6000和WindMast WP350)分别测量风力机的尾流和来流风速,对全尾流、半尾流和独立尾流3种工况进行研究。结果表明,3种工况下随着尾流发展尾流宽度均不断变大,而尾流深度和速度衰减则不断减小;全尾流和半尾流工况中,上游风力机的存在会增加下游风力机尾流宽度,且全尾流比半尾流的增加量大;全尾流和半尾流工况中,相较于上游风力机,下游风力机尾流深度和速度衰减均较小。     

哈雷彗星主尾流的研究

哈雷彗星在日彗距较大时出现长而直的主彗尾（尾流），这是很有趣的。尾流一般是指等离子体尾流；但是，当地球接近彗星轨道面时，尘埃尾流可能叠加到主彗尾上。在一般感光波段宽的彗星底片上很难区分这两种尾流。本文选取哈雷彗星在不同日彗距的5条主尾流，作了光度测量和比较分析。得出沿各尾轴及其垂直方向几个截面的亮度分布、亮度半极大全宽、尾轴的视风差角和真风差角及彗尾长度。在所分析的蓝敏底片上，过近日点前的2个尾流肯定是等离子体尾流，而5个尾流的相似性以及其他证据说明它们主要都是等离子体尾流，尘埃彗尾的污染是次要的。     

基于FY-4A的庐山云海特征及其成因研究

利用FY-4A卫星等资料分析了2019—2021年的19次庐山白天云海过程（12个传统云海和7个瀑布云过程）,研究了庐山云海特征及其形成机制,评估了卫星资料在云海识别中的应用。研究表明：FY-4A可见光云图可基本辨识庐山云海范围及宏观演变特征,但较难刻画出小尺度瀑布云的精细结构;FY-4A的云顶高度L2产品可用于庐山传统云海的识别,但较难识别瀑布云过程。非洋面海岛的庐山也存在云系尾流现象且频率较高（共3次过程）,由绕流作用形成的尾流云系呈逗号状分布,做规律性摆动但无连续涡旋;该尾流型云海形成的主要因素是庐山为相对周边孤立的椭圆形山体、冷高压底部的强北风低空急流、山腰逆温层。庐山云海发生时大多受地面高压控制且位于850 hPa的高湿区或边缘区域,该区域的弱下沉运动形成的逆温层和低空充沛的水汽有利于庐山云海形成及维持。     

错列不等直径双圆柱绕流特性数值研究

为研究低亚临界雷诺数Re情况下错列角度θ对不等直径双柱体绕流特性的影响,利用Fluent软件模拟了Re为3 900、间距比G/D为2.0、直径比D/d为0.5、θ=0°~180°之间9种角度的绕流过程,得到了流场涡量图、斯特鲁哈数St_1和St_2、平均阻力系数C_(d1)和C_(d2)以及平均升力系数C_(l1)和C_(l2)。研究结果表明,随着θ的从小到大,St_1先增大后减小,且在θ=30°和180°时有两个值,St_2在θ=120°~150°时明显小于其它角度;C_(d1)和C_(d2)的整体趋势都是先增大后减小,C_(l1)在θ=150°时取得极大值,C_(l2)在θ=30°时取得极小值。θ=0°时,两柱后方有单一涡脱落形态;θ=30°时,小柱后方有稳定漩涡脱落产生,大柱后方涡脱落受到干扰,且大柱有两个涡脱落频率;θ=45°~90°时,在间隙流的作用下,两柱后方均有漩涡脱落,尾流中有两列涡街;θ=120°~180°时,大柱后有稳定漩涡脱落,小柱涡脱落受到抑制。研究结果可为相关海洋工程设计提供参考。     

3D Modeling of sediment movement by ships-generated wakes in confined shipping channel

Ship-generated waves and return currents are capable of re-suspending significant quantities of bottom and bank sediments.However,most of the previous studies done on the subject do not show how and where sediment is re-suspended by the wakes and the directions of net transport.In this paper,a 3D numerical model based on hydro-sedimentary coupling is presented to search the relationship between the sediment movement,and the pattern of ship-generated waves around and far away from the vessel and the return currents around the ships.The hydrodynamic model is based on 3D Navier-Stokes equations including the standard k-ε model for turbulence processes,and the sediment transport model is based on a 3D equation for the re-suspended sediment transport.The computation results show that the areas of sediment concentration and transport(whether by resuspension or by the bedload) depend mainly on the position,the speed of the ship in the waterways,the kinematics of ship-generated waves and on the return flows.Thus,a map of sediment distribution and the modes of sediment transport generated by the passage of the ship are presented.