双涡互旋的数值模拟试验

本文应用准地转正压无辐散模式对双涡的相互作用进行了数值模拟试验。试验结果表明：（1）只考虑相对涡度平流的情况下双涡以互旋为主，而且随着初始间距的缩小，互旋越来越明显。双涡的相互作用与它们的初始间距以及它们的强度和结构有密切的关系。（2）双涡的移动加速和减速都是出现在它们移动方向改变的时刻，当移动方向向逆时针方向变化时移速减慢，否则加快。     

南海夏季风建立特征及模拟

利用NCEP再分析资料分析了2004、2005年南海夏季风建立的大尺度环流特征.采用GRAPES对2a南海夏季风爆发过程进行了模拟.结果表明：GRAPES成功的模拟了南海夏季风建立期间南海地区低层东风转向和副高迅速东撤的过程,通过数值模拟,揭示了南海夏季风建立过程中存在着的中低纬相互作用.     

海坛海峡二维潮流场数值模拟

海坛海峡为南北狭长型海峡，海峡内潮波属于前进波．本文建立了平面二维浅水波数学方程，利用欧拉-拉格朗日差分方法得到数值解，模型采用随时间变化的动边界技术，成功地模拟了海坛海峡的前进波特征，并根据实测数据进行了验证．同时计算了同潮时线和等振幅线，不同时刻的潮流场和潮流平均流速分布．计算结果表明，北部湾口M2分潮高潮时间比南部湾口早约5～6min，等振幅线范围约为2．12～2．15m．海峡内流速分布呈南北强、中间弱的特点，最大流速1m／s左右．     

淤泥质潮流深槽最大冲刷深度的一个概念模型

以概念模式方法计算了淤泥质潮流深槽的最大深度,探讨了涨落潮流速、涨落潮历时、深槽淤泥质物质粒径、深槽顶底部原始深度、水道长度等因素对潮流深槽最大深度的影响。概念模式的假设条件是:(1)深槽形态为长方体,底部纵向坡度为0;(2)沉积物粒径无垂向变化;(3)只考虑潮流作用的影响,涨、落潮流速在时间序列上呈正弦分布;(4)不考虑细颗粒物质的粘性和絮凝作用。模拟结果显示:(1)涨、落潮历时对深槽最大深度的影响很小。(2)优势潮流流速与最大深槽深度之间存在着幂函数关系。(3)深槽的底质粒径、深槽的长度均与最大冲刷深度呈正相关关系。(4)深槽顶部水深与最大深度呈负相关关系。(5)由于潮汐水道深度与潮流流速和沉积物侵蚀强度之间具有负反馈关系,因此水道冲刷存在着一个极限,即最终可以达到均衡状态。潮流深槽的均衡态特征和达到均衡态所需的时间可运用沉积动力学方法来确定;同时,若应用深槽的真实参数,进一步减少模型的假设条件,可望使该模型具有实际的应用价值。     

海道测量潮汐计算与应用

研究了应用于海道测量的潮汐数值预报方法,研制了海道测量潮汐计算与应用软件系统,介绍了该系统的组成与主要功能以及有关数学模型的建立与计算方法。应用本文的方法,可解决船载水深测量和机载激光测深的水位改正问题。     

楔形体在波浪中自由入水的数值模拟

物体入水时波浪的影响不可忽略,基于流体力学模型采用VOF法,并利用自定义函数,模拟了楔形体的自由入水过程;同时结合推波板原理及海绵层消波理论实现了数值水槽的造消波,完成了波浪中楔形体自由入水的模拟,计算了楔形体入水时所受的水作用力、自由液面变化及物面压强分布等,研究了不同波高、周期以及在波浪不同位置入水时对楔形体的影响。结果表明:本文建立的数值模型可很好地模拟楔形体入水造成的射流及空泡的形成发展过程,波浪对楔形体入水的影响主要由波浪内部流场变化及表面波形决定,在波浪不同位置处入水对楔形体受力及入水形态均有较大影响。     

多维联合概率理论对三峡工程设计洪水的计算

首次将多维联合概率理论应用到三峡大坝设计洪水的风险分析,并用随机模拟方法(ISPUD)对四维联合概率分布进行了求解,得出在长江上游干流及主要支流来水量出现的不同组合和最不利组合情况下,相应三峡大坝不同联合重现期的设计洪水。可用于三峡工程的风险分析及防洪调度。     

离岸流灾害水动力学过程的数值模拟研究

离岸流是近岸流的重要组成部分,当波浪受到特殊海滩地形的影响,会形成一股沿着离岸方向运动的高速水流,能够迅速将人带离海岸,对海滨安全造成威胁。为了深入探究离岸流的形成机理及水动力学特性,本文基于二阶Stokes波浪理论,采用了更为光滑的变截面沙坝模型,通过流体体积法捕捉自由液面,对离岸流进行三维数值模拟探究。本文重点分析了离岸流产生时流场的瞬时速度、时均速度、压强等不同参量的分布规律,结果显示在沙坝和海岸线之间,有一对方向相反的水循环体系;对比不同流层离岸流的速度,了解到波浪与离岸流的耦合作用;并探究了入射波波高对离岸流强度及分布区域的影响,深化了对离岸流水动力学过程的认识。     

软刚臂单点系泊系统静力特性分析

软刚臂系泊系统是一种利用压载质量为浮式生产储油装置(FPSO)提供回复力的单点系泊方式。为快速准确地评估多铰接组成的软刚臂系统的受力状态,避免应用高复杂度的有限元软件,进而快速完成优化设计等任务,建立一种静力计算方法十分有必要。因此,针对由刚臂(YOKE)、柔性系泊腿和压载舱组成的刚柔多体系统,以分解组合的方式,提出一种二维静力计算方法,用以研究FPSO软刚臂系泊系统的静力特性。该方法主要依靠软刚臂的几何构型,在有限铰接约束下,形成非线性静力平衡方程,建立了压载舱式水上软刚臂单点系泊系统二维静力平衡计算算法。采用OrcaFlex、SESAM等软件开展了理论和数值对比分析,同时与系泊试验结果开展验证分析。对比结果表明,文中所提方法计算精度较高,可为软刚臂单点系泊系统的研究提供可靠支持。     

分隔板对Spar平台涡激运动响应影响的分析研究

当流体流经单柱式结构物时,由于流体黏性和逆压梯度的存在,会产生非定常的升力、阻力和涡旋脱落,即涡激运动现象,对一座Truss Spar平台的硬舱部分附加长度为1.0D(D为硬舱直径)的刚性来流侧分隔板,基于开源平台OpenFOAM,采用基于剪切应力运输的延迟分离涡模拟(SST-DDES)方法,在不可压缩黏性流场中,对其进行三维数值模拟,以研究在不同流速下,来流侧分隔板对Spar平台涡激运动特性和运动响应的影响。结果表明：在较高流速下,横荡周期减小22.21%,横荡最大幅值减小81.3%。说明在较高流速下,附加分隔板有助于减少Spar平台的运动响应幅值。