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波流作用下粉沙悬沙分布的数值模拟研究
1
作者 郭继涛 张庆河 张金凤 《水道港口》 2025年第2期196-203,共8页
准确描述波流共同作用下随波浪周期变化的粉沙运动,对于研究粉沙质海岸上的航道淤积、潜堤减淤等问题具有重要意义。采用通量边界条件描述泥沙悬扬,利用紊流模型中浮力项修正描述悬沙层化效应,基于REEF3D开源模型建立了波流共同作用下... 准确描述波流共同作用下随波浪周期变化的粉沙运动,对于研究粉沙质海岸上的航道淤积、潜堤减淤等问题具有重要意义。采用通量边界条件描述泥沙悬扬,利用紊流模型中浮力项修正描述悬沙层化效应,基于REEF3D开源模型建立了波流共同作用下的粉沙运动模型。在构建的模型中,采用Navier-Stokes方程描述流体运动,k-ω模型描述紊流运动,水平集法刻画自由表面,速度入口造波和主动吸波法构建波流数值水槽,对流扩散方程描述粉沙运动。模型计算结果与收集到的实测数据进行了比较。结果表明:在不同波高的波流共同作用下,该模型均可较为合理地反映粉沙悬沙的时空变化规律。将模型应用于航道淤积计算,模拟结果与试验数据基本吻合。 展开更多
关键词 层化效应 悬沙浓度 粉沙 波流共同作用 reef3d模型
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非线性波浪作用下群桩局部冲刷的数值模拟
2
作者 周熙 李小超 巩梦梦 《人民珠江》 2025年第5期108-120,共13页
群桩基础广泛应用于海岸和海洋工程结构物中,波浪对群桩基础的冲刷有着重要影响。利用开源计算流体动力学程序REEF3D建立了三维数值波浪水槽,水槽入口和出口分别采用主动吸收方法和松弛法避免反射波影响。对非线性波浪作用下2×4群... 群桩基础广泛应用于海岸和海洋工程结构物中,波浪对群桩基础的冲刷有着重要影响。利用开源计算流体动力学程序REEF3D建立了三维数值波浪水槽,水槽入口和出口分别采用主动吸收方法和松弛法避免反射波影响。对非线性波浪作用下2×4群桩周围的局部冲刷进行了数值模拟,计算模拟出了下降流、马蹄涡、尾涡和间隙流等引起群桩局部冲刷的主要水流结构。计算结果表明,波浪中水质点垂向速度的变化会引起下降流和马蹄涡强度的变化。在研究的KC数范围(14.28~63.96)内,下降流和马蹄涡均较弱,不是冲刷的主导因素。KC较小时,冲刷主要受间隙流控制,最大冲深发生在上游第1排左右两行桩之间的区域,随着KC数的增大,尾涡逐渐成为主导冲刷的动力因素,发生最大冲深的位置逐渐转移至第1排桩的两侧。达到平衡时的最大无量纲冲刷深度随KC数的变化规律与单桩情形相似,群桩中各排桩周围最大冲刷深度的变化规律与波浪的非线性程度有关,非线性程度较弱时最上游和最下游两排桩的冲刷强于中间各排桩的,非线性程度较强时1个周期内正向水流的主导作用增强,由于前排桩的遮蔽效应,后排桩的冲刷深度减小。 展开更多
关键词 非线性波浪 群桩基础 局部冲刷 reef3d
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聚焦波浪在浅堤上传播变形高精度数值模拟研究 被引量:4
3
作者 易振宇 蒋昌波 +2 位作者 屈科 邓斌 陈杰 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2021年第1期32-42,共11页
基于开源程序REEF3D,通过建立高精度二维数值波浪水槽,系统研究了聚焦波浪在浅堤上传播变形的规律,着重分析了聚焦波浪通过浅堤的水动力过程及能量变化规律,讨论了不同波浪要素对聚焦波浪传播特性的影响。除此之外,还考虑了双浅堤布置... 基于开源程序REEF3D,通过建立高精度二维数值波浪水槽,系统研究了聚焦波浪在浅堤上传播变形的规律,着重分析了聚焦波浪通过浅堤的水动力过程及能量变化规律,讨论了不同波浪要素对聚焦波浪传播特性的影响。除此之外,还考虑了双浅堤布置对聚焦波浪传播变形的影响。研究结果表明:极端波浪通过浅堤时,堤顶水深越小,波浪主频能量衰减越显著。在给定堤顶水深条件下,聚焦点与浅堤的相对位置对聚焦波浪能量的衰减影响较小。在双浅堤布置条件下,随着浅堤间距的增加,上下游浅堤的相互影响逐渐减弱,高频段的波浪能量也随之减小。 展开更多
关键词 聚焦波浪 浅堤 reef3d 波谱 传播变形 透射波高 波浪能量
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单向流作用下多桩承台式基础局部冲刷数值模拟研究 被引量:5
4
作者 宋木清 及春宁 许栋 《水动力学研究与进展(A辑)》 CSCD 北大核心 2023年第1期1-9,共9页
该文在清水条件下,对海上风电多桩承台式基础的局部冲刷进行了数值研究。结果表明,冲刷过程、深度和流场特征受到桩间距比(G/D=2.0~5.0,G为桩柱中心距,D为桩柱直径)的影响显著。不同G/D下,冲刷坑形态产生较大差异:当G/D=2时,冲刷特性与... 该文在清水条件下,对海上风电多桩承台式基础的局部冲刷进行了数值研究。结果表明,冲刷过程、深度和流场特征受到桩间距比(G/D=2.0~5.0,G为桩柱中心距,D为桩柱直径)的影响显著。不同G/D下,冲刷坑形态产生较大差异:当G/D=2时,冲刷特性与单桩局部冲刷特性较为相似;当G/D=3时,上游桩后尾涡脱落相互作用,产生顺流向涡结构,显著削弱了下游桩前马蹄涡强度,降低了冲刷速度。;当G/D=4和5时,上游桩后尾涡脱落作用于下游桩,加速下游桩周泥沙起动,在下游产生了更大的冲刷深度。此外,还讨论了不同G/D情况下的尾涡脱落模式及其与泥沙运输的相互作用。 展开更多
关键词 海上风电 群桩基础 reef3d 局部冲刷
原文传递
水深条件对单桩基础局部冲刷和流场结构的影响 被引量:2
5
作者 杜波 王栋 +1 位作者 宋木清 及春宁 《水道港口》 2023年第5期754-762,共9页
在清水条件下,对单桩基础周围的局部冲刷和流场结构进行了三维数值模拟研究。结果表明,冲刷深度、冲刷坑尺寸和流场结构受相对水深(h/D=0.5~2.5)的影响显著。随着h/D的减小,单桩周围的冲刷深度单调递减,且桩前和桩后冲刷深度的减小幅度... 在清水条件下,对单桩基础周围的局部冲刷和流场结构进行了三维数值模拟研究。结果表明,冲刷深度、冲刷坑尺寸和流场结构受相对水深(h/D=0.5~2.5)的影响显著。随着h/D的减小,单桩周围的冲刷深度单调递减,且桩前和桩后冲刷深度的减小幅度大于桩侧的减小幅度;随着h/D的减小,桩前半径和桩侧半径均单调递减,但桩侧半径的变化速率略慢。这些变化趋势均与桩前马蹄涡和下降流动以及桩后上升流动随相对水深的减小明显减弱有关。此外,相对水深较小时,冲刷坑下游的尾涡更贴近床面,导致下游堆积体的高度较低。 展开更多
关键词 单桩基础 相对水深 局部冲刷 流场结构 reef3d
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往复流作用下海底管道局部冲刷机制数值模拟 被引量:4
6
作者 杨师航 来向华 +1 位作者 黄潘阳 胡涛骏 《海洋通报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期342-348,共7页
基于开源的计算流体力学模式REEF3D,建立了海底管道局部冲刷水槽数值模型,在验证单向流实验结果的基础上,进一步对往复流作用下的海底管道局部冲刷机制进行了研究,并作对比分析。研究表明,总体上往复流对管道所在海床的局部冲刷规模比... 基于开源的计算流体力学模式REEF3D,建立了海底管道局部冲刷水槽数值模型,在验证单向流实验结果的基础上,进一步对往复流作用下的海底管道局部冲刷机制进行了研究,并作对比分析。研究表明,总体上往复流对管道所在海床的局部冲刷规模比单向流弱。当流向改变后,原先下游的堆积区转变成上游,优先受到冲刷,并填充到管道下方的冲刷坑,同时使水流在管道下方的作用减弱。这种回填过程使短周期下的往复流作用需要更长的冲淤平衡时间。在回填与冲刷的共同作用下,上下游的冲刷坑坡度会因流向变化而变化。 展开更多
关键词 往复流 海底管道 冲刷 回填 reef3d
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不同水深条件下海上风机群桩基础局部冲刷特性 被引量:2
7
作者 王栋 杜波 +1 位作者 宋木清 及春宁 《港口航道与近海工程》 2023年第4期1-7,共7页
在清水状态下,对不同水深和间距比条件下的群桩局部冲刷进行了三维数值模拟研究。结果表明,水深(h)对冲刷特性的影响与间距比(G/D)有关。当G/D=2、4和5时,随着水深的增大,平衡冲刷深度小幅增大,当G/D=3时,随着水深的增大,平衡冲刷深度... 在清水状态下,对不同水深和间距比条件下的群桩局部冲刷进行了三维数值模拟研究。结果表明,水深(h)对冲刷特性的影响与间距比(G/D)有关。当G/D=2、4和5时,随着水深的增大,平衡冲刷深度小幅增大,当G/D=3时,随着水深的增大,平衡冲刷深度显著增大。随着间距比的增大,平衡冲刷深度非单调变化。G/D=2工况的平衡冲刷深度最大,群桩冲刷坑形成一个整体;G/D=3工况的平衡冲刷深度最小,下游桩柱周围冲刷不明显;G/D=4、5工况的平衡冲刷深度较大,且随间距比的增大而减小,各个桩柱的冲刷坑独立。 展开更多
关键词 群桩基础 水深 局部冲刷 reef3d
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多向聚焦波作用下跨海桥梁围堰水动力特性数值模拟研究
8
作者 叶能 屈科 王旭 《水动力学研究与进展(A辑)》 CSCD 北大核心 2023年第3期371-382,共12页
该文采用开源程序REEF3D研究了多向聚焦波浪与跨海桥梁围堰之间复杂的相互作用,并且系统讨论了有效波高、谱峰周期、波浪方向分布、波浪入射角、围堰吃水深度和水深等因素的影响。计算结果表明:前五个因素对跨海桥梁围堰所受到的水动力... 该文采用开源程序REEF3D研究了多向聚焦波浪与跨海桥梁围堰之间复杂的相互作用,并且系统讨论了有效波高、谱峰周期、波浪方向分布、波浪入射角、围堰吃水深度和水深等因素的影响。计算结果表明:前五个因素对跨海桥梁围堰所受到的水动力载荷有显著影响,而水深变化对围堰的水动力特性影响较小。围堰的水动力的载荷随有效波高和谱峰周期的增大而增大。波浪方向分布对围堰的水动力载荷也有一定的影响,波浪方向范围越小,载荷越大;随着波浪入射角的增大,围堰所受的水平波浪力随之增大,垂直波浪力变化却不明显;随着围堰吃水深度增加,围堰水平波浪力明显增大,垂直波浪力却减小。该研究结果为跨海桥梁围堰更好地施工提供了相关参考。 展开更多
关键词 多向聚焦波 围堰 reef3d 波浪力
原文传递
Numerical Investigation of Sloshing Under Roll Excitation at Shallow Liquid Depths and the Effect of Baffles 被引量:2
9
作者 Arm Kamath Erlend Linvdée Grotle Hams Bits 《Journal of Marine Science and Application》 CSCD 2021年第2期185-200,共16页
Sloshing is relevant in several applications like ship tanks,space and automotive industry and seiching in harbours.Due to the relationship between ship and sloshing motions and possibility of structural damage,it is ... Sloshing is relevant in several applications like ship tanks,space and automotive industry and seiching in harbours.Due to the relationship between ship and sloshing motions and possibility of structural damage,it is important to represent this phenomenon accurately.This paper investigates sloshing at shallow liquid depths in a rectangular container using experiments and RANS simulations.Free and forced sloshing,with and without baffles,are studied at frequencies chosen specifically in proximity to the first mode natural frequency.The numerically calculated free surface elevation is in close agreement with observations from experiments.The upper limit of the resonance zone,sloshing under different filling depths and roll amplitudes and sloshing with one,two and four baffles are also investigated.The results show that the extent of the resonance zone is reduced for higher filling depth and roll amplitude.It is also found that the inclusion of baffles moves the frequency at which the maximum free surface elevation occurs,away from the fundamental frequency.Finally,a submerged baffle is found to dissipate more energy compared to a surface piercing baffle and that the effect of several submerged baffles is similar to that of a single submerged baffle. 展开更多
关键词 SLOSHING Baffles RESONANCE Numerical modelling reef3d
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桥墩局部冲刷数值模拟及冲刷深度计算方法对比研究 被引量:4
10
作者 梁田昌 贾明晓 《水道港口》 2024年第3期367-376,共10页
随着国家海洋强国战略的推进,跨海大桥建设已成为连接地区经济发展的关键。桥墩冲刷是威胁桥梁安全的重要因素,正确理解冲刷过程与预测冲刷深度可为实际工程前期设计和运营维护提供指导。文章基于REEF 3D数值模式模拟了3个实际工程桥墩... 随着国家海洋强国战略的推进,跨海大桥建设已成为连接地区经济发展的关键。桥墩冲刷是威胁桥梁安全的重要因素,正确理解冲刷过程与预测冲刷深度可为实际工程前期设计和运营维护提供指导。文章基于REEF 3D数值模式模拟了3个实际工程桥墩的局部冲刷过程,对桥墩周边的流场及冲刷特征进行了分析。在此基础上利用规范、经验公式以及不同工况下海上风机单桩冲刷计算公式预测桥墩冲刷深度,通过对比分析不同计算方法下的局部冲刷深度结果,给出不同水深下冲刷深度计算方法的选取建议。 展开更多
关键词 桥墩 冲刷 数值模拟 REEF 3D 安全防护
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