抛弃式温盐探头阻力系数的数值模拟及其实验验证

采用时变雷诺方程结合κ-ε湍流模型,模拟探头在下沉过程中的运动状态。根据模拟所得探头附近速度与压力分布,积分出阻力系数,由此分析阻力系数随雷诺数变化规律。同时进行物理实验,并与数值结果比较,二者吻合较好。     

XBT探头外形数值模拟及实验研究

XBT探头是一种手持投弃式温深剖面测量探头,外形结构直接影响其在水中的运动姿态,进而影响其采集数据的准确性。采用N-S方程及k-ε湍流模型对三种不同外形XBT探头的压力场和速度场进行数值模拟,研究了在不同雷诺数下阻力系数的变化趋势,获得了三种不同外形XBT探头的运动极限速度。通过分析攻角与升力关系表明有尾翼探头能够获得稳定的垂直下落姿态。由数值模拟分析结果与实验结果对比可知极限速度基本相符,验证了该数值模拟方法的正确性,可为XBT探头的结构设计提供重要的理论依据。     

抛弃式探头下沉运动数值计算的网格划分方法研究

各类抛弃式探头下沉运动的数值计算研究都需要对探头表面和整个计算域进行网格划分的前处理过程,选择不同的网格划分方法和划分精度,会影响数值计算速度和计算精度,最终生成的网格质量决定了计算结果的收敛性和准确性。针对抛弃式探头的复杂结构,对比了两种网格划分方法、三种网格划分精度,完成探头计算区域的网格划分,采用k-ε湍流模型,进行抛弃式探头下沉运动的数值计算,并将计算结果与水箱和水库实验结果进行对比,验证了混合网格划分方法和普通精度网格对抛弃式探头下沉运动数值计算的适用性,研究结果对类似较为复杂结构的水下运动体的数值计算前处理过程具有一定的参考和借鉴意义。     

线圈释放式温、盐、深探头运动特性的数值计算方法研究

线圈释放式温、盐、深探头从空中定点投放，入水后测量海洋不同海水层面上的温度和盐度，因此必须知识探头各个时刻的入水距离，以与获得的温、盐数据对应。本文对其运动特性进行了数值计算，并在计算中考虑了探头质量和排水体积的变化。利用已有的形状完全相同但不释放线圈的探头实验资料，拟合出了探头在海水中的阻力系数与雷诺数的关系式。并且分析了探头入水瞬间速度损失的影响。     

非线性波传播的新型数值模拟模型及其实验验证引入变换速度变量

以一种新型的含变换速度变量的Boussinesq型方程为控制方程组,采用五阶Runge-Kutta-England格式离散时间积分,采用七点差分格式离散空间导数,并采用恰当的出流边界条件,从而建立了非线性波传播的新型数值模拟模型.对均匀水深水域内波浪传播的数值模拟,说明在引入变换速度后进一步增大了模型的水深适用范围.对潜堤地形上波浪传播的数值模拟说明,在引入变换速度后进一步提高了模型的数值模拟精度.     

非线性波传播的新型数值模拟模型及其实验验证

以一种新型的Boussinesq型方程为控制方程组,采用五阶Runge-Kutta-England格式离散时间积分,采用七点差分格式离散空间导数,并通过采用恰当的出流边界条件,从而建立了非线性波传播的新型数值模拟模型.通过对均匀水深水域内波浪传播的数值模拟说明,模型能较好地模拟大水深水域和强非线性波的传播.通过设置不同的入射波参数来进行潜堤地形上波浪传播的物理模型实验,并将数值解与物理模型实验结果进行了比较.     

苏北滨海平原区古潮流场的数值模拟及其验证

建立了渤海、东海的二维潮流数学模型,对７０００ａＢ．Ｐ．与３８００ａＢ．Ｐ．的潮汐,潮流进行了数值模拟。根据计算结果,在７０００ａＢ．Ｐ．与３８００ａＢ．Ｐ．时,分别存在以长江河口湾顶为顶点向海凸起的独立驻潮波系统,受该独立驻潮波系统的控制。     

海水冷冻预淡化系统的试验研究

本文提出了一种基于冷冻脱盐的海水双级冷冻预淡化系统。该系统利用蒸发结晶器对海水进行冷冻,并通过振动分离与洗涤实现冰晶与卤水的分离,以此实现海水的初步脱盐,可作为反渗透淡化的预处理系统。同时,海水冷冻淡化过程中消耗的冷量可重新回收用于空调制冷,淡化成本得以有效降低。本文建立了海水双级冷冻预淡化系统的数学模型,获得了试验系统的关键设计参数,以此搭建了试验平台并完成了试验测试,并对海水双级冷冻预淡化系统进行了经济性分析。试验结果表明:经过海水冷冻预淡化系统,预淡化海水产量可维持在21~27 L/h之间;预淡化海水盐度可从35降低到约11;预淡化过程可回收总冷量7.91 kW;反渗透淡化总成本可降低约33%。     

浪流耦合模式数值模拟及检验分析

基于波致混合理论,采用MASNUM海浪模型和POM环流模型建立的浪流耦合模式系统,模拟了2011年6月8日-11日中国海区对热带风暴“莎莉嘉”的响应过程,模拟结果显示波高和波向变化趋势与热带风暴的螺旋结构特征相符;利用中国海区Argo浮标温度观测,对2010年7月-12月模拟结果检验,比较表明模拟结果与观测吻合较好,细...     

SPH Numerical Modeling for the Wave-Thin Structure Interaction

In this paper, a numerical model of 2D weakly compressible smoothed particle hydrodynamics (WCSPH) is developed to simulate the interaction between waves and thin structures. A new color domain particle (CDP) technique is proposed to overcome difficulties of applying the ghost particle method to thin structures in dealing with solid boundaries. The new technique can deal with zero-thickness structures. To apply this enforcing technique, the computational fluid domain is divided into sub domains, i.e., boundary domains and internal domains. A color value is assigned to each particle, and contains the information of the domains in which the particle belongs to and the particles can interact with. A particle, nearby a thin boundary, is prevented from interacting with particles, which should not interact with on the other side of the structure. It is possible to model thin structures, or the structures with the thickness negligible with this technique. The proposed WCSPH module is validated for a still water tank, divided by a thin plate at the middle section, with different water levels in the subdomains, and is applied to simulate the interaction between regular waves and a perforated vertical plate. Finally, the computation is carried out for waves and submerged twin-horizontal plate interaction. It is shown that the numerical results agree well with experimental data in terms of the pressure distribution, pressure time series and wave transmission.     

Kinetic Energy Variability in the North Indian Ocean Using a Numerical Model

The North Indian Ocean exhibits profound impact of variation in lower tropospheric winds. In the present study climatological monthly winds are used to force a nonlinear reduced gravity model of the North Indian Ocean to simulate climatological surface circulation and sea level anomaly for all 12 months of the year. The sea level anomalies agree reasonably well with satellite altimeter derived sea level anomalies. The model successfully simulates the varying eddy structure and current pattern of the North Indian Ocean. Finally, the kinetic energy variation in the North Indian Ocean with special reference to equatorial region and the boundaries is analyzed in detail.     

Kinetic Energy Variability in the North Indian Ocean Using a Numerical Model

The North Indian Ocean exhibits profound impact of variation in lower tropospheric winds. In the present study climatological monthly winds are used to force a nonlinear reduced gravity model of the North Indian Ocean to simulate climatological surface circulation and sea level anomaly for all 12 months of the year. The sea level anomalies agree reasonably well with satellite altimeter derived sea level anomalies. The model successfully simulates the varying eddy structure and current pattern of the North Indian Ocean. Finally, the kinetic energy variation in the North Indian Ocean with special reference to equatorial region and the boundaries is analyzed in detail.     

静水和动水环境中水下溢油浮射流初步实验及数值模拟

为深入研究井喷和管道破损等海底事故后溢油在水下环境中的输移扩散过程,文章利用自制的组合式环形水槽（周长9.7 m、宽0.45 m、深1 m）,以阿曼原油与消油剂混合物和淡水（含示踪剂）为模拟污染物,初步开展静水和动水环境中海底溢油浮射流的物理模拟实验,并应用基于拉格朗日积分方法的水下溢油浮射流模型进行数值模拟比较分析。研究结果表明:静水环境中,水下溢油浮射流主要沿喷口的垂直中心线向水面输移扩散;非均匀流动水环境中,横流速度越大,浮射流输移轨迹的弯曲程度越明显;数值模拟的浮射流轨迹总体上与实验观测结果符合较好;研究结果可为今后相关物理实验和数值模型的改进研究提供有益参考。     

丁字湾物质输运及水交换能力研究

通过建立丁字湾三维潮流模式、污染物输运模式计算了该湾 COD浓度分布 ,定量分析了丁字湾的水交换能力 ,较为精确地计算出丁字湾内水交换率和水交换半更换期的空间分布。计算结果表明 ,当湾中部水交换 50 %时 ,湾口水交换达 80 % ,湾底仅为 2 0 %～ 40 % ;丁字湾湾口的半更换期为 1～ 5d,湾中部为 1 8～ 2 0 d,湾顶为 2 4～ 32 d。