天然弯曲河流的三维数值模拟 被引量：18

1

作者 吴修广 沈永明 潘存鸿 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第6期689-696,共8页

对Cartesian坐标系下的RANS方程进行三维ξ-η-ζ坐标变换,建立了非正交三维曲线坐标下弯曲河流的标准κ-ε湍流模型.对自由水面的模拟采用“改进的刚盖假定”,河床和岸壁阻力的模拟采用壁面函数方法.模型通过具有实验数据的实验室连续... 对Cartesian坐标系下的RANS方程进行三维ξ-η-ζ坐标变换,建立了非正交三维曲线坐标下弯曲河流的标准κ-ε湍流模型.对自由水面的模拟采用“改进的刚盖假定”,河床和岸壁阻力的模拟采用壁面函数方法.模型通过具有实验数据的实验室连续弯曲水槽进行验证,模拟的流速值与实验数据吻合良好,将模型应用于天然连续弯曲河流的流场计算,给出了表层和底层流速矢量场和11个断面二次环流矢量图,显示该模型具有模拟天然弯曲河流的能力. 展开更多

关键词 天然弯曲河流 ξ-η-ζ坐标变换 非正交曲线坐标 κ-ε湍流模型 改进的刚盖假定

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太平洋大尺度环流数值模拟——Ⅰ:数学模式及其性能 被引量：11

2

作者 张荣华 曾庆存 张学洪 《大气科学》 CSCD 北大核心 1991年第4期1-16,共16页

本工作基于曾庆存的海洋环流模式设计思想和大气物理研究所海洋环流模式(IAPOGCM)基本动力框架,设计并实现了四层太平洋环流模式;同时引进稳定有效的时间积分方案和海表热通量参数化方法,对太平洋大尺度环流进行了较为系统的数值模拟. ... 本工作基于曾庆存的海洋环流模式设计思想和大气物理研究所海洋环流模式(IAPOGCM)基本动力框架,设计并实现了四层太平洋环流模式;同时引进稳定有效的时间积分方案和海表热通量参数化方法,对太平洋大尺度环流进行了较为系统的数值模拟. 本文首先导出消除“刚盖”近似、扣除海洋标准层结、保持总有效能量守恒的OGCM基本方程组;给出空间差分格式和时间积分方案,引入海表热通量计算方法;然后,在太平洋区域对所设计的四层OGCM的一些模式性能进行了分析、表明,时间积分方案采用基于“灵活性系数”技术的加速收敛方法和适应过程中流场正压斜压进一步分解算法,同时采取一些技术处理,可确保模式稳定而有效地进行长时间数值积分、有效能量分析表明,与海面起伏相联系的有效表面位能是总有效能量的重要组成部分,它与动能同量级甚至更大些,因此在OGCM中须考虑有效表面位能与其它能量间的转换机制,这在物理上更加合理,而采用“刚盖”近似则是不合理的;同时,扣除海洋标准层结,缩小了位能与动能之间的量级差别,有利于长期数值积分的稳定进行.此外,这个模式能直接计算海面起伏和分析有效能量,使得表面流场和上层海洋热储率的模拟比已有文献的结果有明显的改进.除模式设计外,本部分只给出模式的基本性能,系统的模拟结果将? 展开更多

关键词 太平洋 大尺度 环流 模拟 数学模式

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非正交曲线坐标下三维弯曲河流湍流数学模型 被引量：11

3

作者 吴修广 沈永明 黄世昌 《水力发电学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第4期36-41,4,共7页

本文在水平方向采用非正交曲线坐标,在垂直方向采用笛卡尔坐标系统,结合实际河床地形实行堵塞技术以实现对实际地形的模拟,在河床表面使用壁面函数法模拟河底阻力,在自由水面采用改进的“刚盖假定”方法,研究开发了非正交三维曲线坐标下... 本文在水平方向采用非正交曲线坐标,在垂直方向采用笛卡尔坐标系统,结合实际河床地形实行堵塞技术以实现对实际地形的模拟,在河床表面使用壁面函数法模拟河底阻力,在自由水面采用改进的“刚盖假定”方法,研究开发了非正交三维曲线坐标下的k-ε双方程湍流模型。通过实验室弯道对模型进行了验证,计算结果与实测值吻合较好,将模型应用于天然连续弯曲河流的流场计算,给出了4层流速矢量图和4个断面二次流矢量图。 展开更多

关键词 水力学 天然弯曲河流 非正交曲线坐标 κ-ε湍流模型 网格堵塞技术 刚盖假定

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基于Fluent的明渠水流三维数值模型验证 被引量：13

4

作者 鲁婧 王向东 +1 位作者 关见朝 王昭艳 《科学技术与工程》 北大核心 2012年第32期8579-8582,共4页

基于Tominaga和Nezu等人的矩形明渠试验模型数据,利用Fluent软件,分别采用刚盖假定方法和VOF方法,模拟明渠自由水面,对比研究不同宽深比条件下的明渠水流特性。通过分析研究得到:与刚盖假定法得到的模拟值相比,VOF模拟值更接近试验值,且... 基于Tominaga和Nezu等人的矩形明渠试验模型数据,利用Fluent软件,分别采用刚盖假定方法和VOF方法,模拟明渠自由水面,对比研究不同宽深比条件下的明渠水流特性。通过分析研究得到:与刚盖假定法得到的模拟值相比,VOF模拟值更接近试验值,且VOF方法模拟得到数据显示在宽深比小于5时,垂线最大流速出现在相对水深0.6～0.8的范围内,这与传统理论研究也是相符合的。 展开更多

关键词 明渠水流 刚盖假定法 VOF法

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海洋内部波动的波谱和谱函数Ⅰ─数学模型和计算方法 被引量：8

5

作者 邓冰 张铭 《水动力学研究与进展（A辑）》 CSCD 北大核心 2006年第2期259-266,共8页

作者在采用刚盖近似并忽略海底地形和风应力的情况下,用Boussinesq方程组研究了海洋内部波动的波谱和谱函数。在一定条件下对该方程组线性化并取标准模后,可将此初边值问题转化为矩阵的广义特征值问题来数值求解,这样就可知原问题波谱... 作者在采用刚盖近似并忽略海底地形和风应力的情况下,用Boussinesq方程组研究了海洋内部波动的波谱和谱函数。在一定条件下对该方程组线性化并取标准模后,可将此初边值问题转化为矩阵的广义特征值问题来数值求解,这样就可知原问题波谱和谱函数的性质。当无基本流且取地转参数、层结参数为常数时,可求得其波谱和谱函数的解析解。此时该模式中仅包含有一对重力惯性内波模态,且各模态均是简谐波;模态越高,垂直波数越大则波动传播得越慢,所有的模态均为离散谱,并存在聚点。本文用该解析解与相应的数值解作了对比,结果表明,该数值求解方案合理可行,对不太高的模态其精度也令人满意。当考虑了层结垂直变化后,一般无法求取解析解,为此作了数值求解。这时该模式仍仅包含有一对重力惯性内波的离散谱模态,不过由于层结参数不是常数,各模态结构与简谐波出现了偏差。 展开更多

关键词 刚盖海洋 波谱 谱函数

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水电站尾水系统布置方式的数值研究 被引量：5

6

作者 肖惠民 杨建东 赵桂连 《水动力学研究与进展（A辑）》 CSCD 北大核心 2004年第z1期954-958,共5页

　对两种不同的尾水系统布置方式进行了流态和水头损失的对比分析。在雷诺时均N S方程基础上,采用k ε双方程紊流模型和刚盖假定,计算了尾水系统恒定流。计算结果与模型试验相一致,结果表明尾水岔管在调压井之后的阻抗式布置方式水头损... 　对两种不同的尾水系统布置方式进行了流态和水头损失的对比分析。在雷诺时均N S方程基础上,采用k ε双方程紊流模型和刚盖假定,计算了尾水系统恒定流。计算结果与模型试验相一致,结果表明尾水岔管在调压井之后的阻抗式布置方式水头损失最小,为最佳方案。 展开更多

关键词 尾水系统 数值计算 水头损失 刚盖假定

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潜水搅拌机射流特性研究 被引量：2

7

作者 田飞 施卫东 +1 位作者 徐磊 邵佩佩 《宁夏大学学报（自然科学版）》 CAS 2014年第3期221-228,共8页

为深入研究潜水搅拌机的流场特性,采用三维建模软件Pro/E建立三维实体模型,在FLUENT 6.3大型计算流体力学软件平台上,采用非结构化四面体网格,利用动坐标系技术、k-ε湍流模型和SIMPLE算法,并且自由液面采用刚盖假定处理,对WJ型潜水搅... 为深入研究潜水搅拌机的流场特性,采用三维建模软件Pro/E建立三维实体模型,在FLUENT 6.3大型计算流体力学软件平台上,采用非结构化四面体网格,利用动坐标系技术、k-ε湍流模型和SIMPLE算法,并且自由液面采用刚盖假定处理,对WJ型潜水搅拌机进行了全流场模拟,分析了搅拌水池内部流体速度、轴向速度、径向速度、周向速度沿径向的规律,及速度沿轴向的衰减规律,总结流场规律.计算结果表明:搅拌水池内流体轴向速度、速度沿径向分布为高斯分布;搅拌水池内流体最大轴向速度沿轴向衰减以双曲线形式衰减;潜水搅拌机搅拌流场具有明显的射流特性.该研究结果为潜水搅拌机的叶轮设计提供了理论依据,为深入研究潜水搅拌机设计制造的关键技术提供了参考,同时对工程实践有一定的指导意义. 展开更多

关键词 潜水搅拌机 流场分析 数值模拟 刚盖假定 射流特性

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大洋环流的刚盖模式与自由表面模式的比较(英文) 被引量：1

8

作者 王赐震 李许花 《海洋湖沼通报》 CSCD 北大核心 1994年第2期155-166,共12页

首先从海洋原始方程组出发，讨论了刚盖模式（RL）与自由表面模式（FF）的闭合方程组的异同；在包括海底地形的同一模式海盆中，在相同外力──定常的海面风应力和加热场──强迫下，使用这两种模式分别进行了大洋环流的数值模拟。由于... 首先从海洋原始方程组出发，讨论了刚盖模式（RL）与自由表面模式（FF）的闭合方程组的异同；在包括海底地形的同一模式海盆中，在相同外力──定常的海面风应力和加热场──强迫下，使用这两种模式分别进行了大洋环流的数值模拟。由于选用了适当的初值、运用了时间步长调整技术等，从而加快了模拟速度，节省了CPU时间。对此两模式的结果本文进行了详细比较，尤以流函数、水位、上层温度及垂直速度作为讨论的重点。比较结果证实：使用这两个模式模拟出的大洋环流的各种物理量是一致的。另外，又从大洋环流形成机制上对此一致性作了进一步讨论。最后对这两种模式进行了评价。 展开更多

关键词 刚盖模式 自由表面模式 大洋环流

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光滑及粗糙明槽湍流流动大涡模拟 被引量：3

9

作者 何子干 WRodi JFrohlich 《水动力学研究与进展（A辑）》 CSCD 北大核心 2000年第2期191-201,共11页

采用大涡模拟 (L arge Eddy Simulation)方法和 Smagorinsky亚格子模型数值计算了光滑及粗糙明槽湍流运动。以槽高为参考长度的雷诺数分别为 30 0 0 ,2 2 80 0和 10 5,数值离散方法为有限体积法 ,自由面的处理使用了简单了刚盖假定 ,固... 采用大涡模拟 (L arge Eddy Simulation)方法和 Smagorinsky亚格子模型数值计算了光滑及粗糙明槽湍流运动。以槽高为参考长度的雷诺数分别为 30 0 0 ,2 2 80 0和 10 5,数值离散方法为有限体积法 ,自由面的处理使用了简单了刚盖假定 ,固壁面采用了壁函数。与低雷诺数直接模拟 (Direct Simulation)和物理实验结果相比 ,本文数模呈现了良好的预测效果 ,估计的湍流宏尺度 (Macroscale of Turbulence)证实了固壁附近台劳假设的局限性。 展开更多

关键词 明槽流动 大涡模拟 有限体积法 光滑 粗糙 湍流

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光滑和粗糙明槽湍流流动结构分析 被引量：3

10

作者 何子干 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 1999年第6期807-810,共4页

采用大涡模拟（Ｌａｒｇｅ Ｅｄｄｙ Ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ）方法和Ｓｍ ａｇｏｒｉｎｓｋｙ 及Ｄｙｎａｍ ｉｃ 亚格子（ＳＧＳ）模型数值计算了光滑及粗糙明槽湍流运动． 以槽高为参考长度和来流平均流速为参考速度的雷诺数分别为３... 采用大涡模拟（Ｌａｒｇｅ Ｅｄｄｙ Ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ）方法和Ｓｍ ａｇｏｒｉｎｓｋｙ 及Ｄｙｎａｍ ｉｃ 亚格子（ＳＧＳ）模型数值计算了光滑及粗糙明槽湍流运动． 以槽高为参考长度和来流平均流速为参考速度的雷诺数分别为３ ０００、２２ ８００和１０５，数值离散方法为有限体积法，自由面处理使用了简单的刚盖假定，固壁面采用了壁函数． 与低雷诺数直接模拟（Ｄｉｒｅｃｔ Ｎｕｍ ｅｒｉｃａｌＳｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ）和物理实验结果相比，本文数模呈现了良好的预测结果，也揭示了自由面附近不同于固壁的湍流结构． 展开更多

关键词 湍流流动 明槽流动 大涡模拟 有限体积法 粗糙壁

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两种水面边界条件下的内波解及其比较 被引量：3

11

作者 姜胜超 滕斌 勾莹 《中国海洋平台》 2008年第3期11-16,共6页

将基于两层流假定下的两种水面条件内波解进行了对比。通过对自由水面条件下内波色散方程的研究发现,水深、密度比等因素对其表面波模态的影响很小,并在计算中可以近似按照单层流体的情况来处理,而这些因素对内波模态的影响则较大。通... 将基于两层流假定下的两种水面条件内波解进行了对比。通过对自由水面条件下内波色散方程的研究发现,水深、密度比等因素对其表面波模态的影响很小,并在计算中可以近似按照单层流体的情况来处理,而这些因素对内波模态的影响则较大。通过比较自由水面和刚盖假定两种水面边界条件下内波的色散方程,发现刚盖假定的所得到波数偏小,并且海水水深越小、密度跃层越接近海水表面、流体的密度比越小,则误差越大。 展开更多

关键词 两层流 内波 色散方程 自由水面 刚盖假定

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分汊河道三维紊流数值模拟研究 被引量：1

12

作者 武亚辉 马建礼 范迎春 《水科学与工程技术》 2012年第4期43-46,共4页

分汊河道水流计算方法研究,是准确模拟分汊河道水流运动,研究分汊河道泥沙运动、河道演变规律和水质变化规律的基础。选用三维RNG k-ε紊流模型,对长江镇扬河段世业洲汊道水流进行整体与局部的数值模拟,并采用刚盖假定法与VOF法分别对... 分汊河道水流计算方法研究,是准确模拟分汊河道水流运动,研究分汊河道泥沙运动、河道演变规律和水质变化规律的基础。选用三维RNG k-ε紊流模型,对长江镇扬河段世业洲汊道水流进行整体与局部的数值模拟,并采用刚盖假定法与VOF法分别对其自由表面进行处理,比较分析两种方法在分汊河道水流模拟中的差异。 展开更多

关键词 分汊河道水流 数值模拟 VOF法 刚盖假定 整体与局部模拟

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积石峡中孔泄洪洞门槽体型的数值模拟研究

13

作者 彭新民 刘明军 +1 位作者 杨敏 周通 《中国农村水利水电》 北大核心 2007年第10期87-90,93,共5页

对于闸后为明流的平板工作闸门门槽,其水力特性比压力段内的闸门门槽复杂得多,门槽体型设计尚无规范可以遵循。采用RNG模型模拟了积石峡无压工作门槽的三维流场,分段采用了刚盖假定法和VOF水-气界面追踪方法来处理复杂的自由液面。得到... 对于闸后为明流的平板工作闸门门槽,其水力特性比压力段内的闸门门槽复杂得多,门槽体型设计尚无规范可以遵循。采用RNG模型模拟了积石峡无压工作门槽的三维流场,分段采用了刚盖假定法和VOF水-气界面追踪方法来处理复杂的自由液面。得到了门槽内及其附近的压力场、速度场。通过若干变量的计算值与物理模型实测值对比,其精度令人满意,且计算速度较常规算法提高显著。应用该数值算法进行了一系列计算,研究了门槽周围最小压强与门槽宽深比、错距比等影响参数的关系,并提出了优化的门槽体型方案。 展开更多

关键词 门槽 RNG紊流模型 刚盖假定法 VOF方法

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单向冻结下渠基土的锅盖效应试验研究 被引量：1

14

作者 唐少容 柯德秀 +1 位作者 杨强 高天源 《人民黄河》 CAS 北大核心 2024年第3期109-113,120,共6页

寒旱区刚柔复合衬砌渠道铺设的复合土工膜阻碍土体冻结过程中的水分蒸发,出现复合土工膜下土体增水的现象,即“锅盖效应”。为探究土体的锅盖效应发生机制和规律,制备不同含水率的土柱试样进行单向冻结试验,分析复合土工膜对土柱温度场... 寒旱区刚柔复合衬砌渠道铺设的复合土工膜阻碍土体冻结过程中的水分蒸发,出现复合土工膜下土体增水的现象,即“锅盖效应”。为探究土体的锅盖效应发生机制和规律,制备不同含水率的土柱试样进行单向冻结试验,分析复合土工膜对土柱温度场和水分场的影响。研究表明:有复合土工膜覆盖土柱的降温速率及土层间温差均小于未覆盖复合土工膜的土柱;冻结过程中,未覆盖复合土工膜的土柱底部水分通过土体孔隙通道不断向顶层迁移补充后蒸发,整个土柱含水率降低,且呈不均匀状分布;而有复合土工膜覆盖的土柱,在水分迁移和锅盖效应作用下,底部土体含水率降低,膜下顶层土体含水率显著增加,且膜下结冰,表明复合土工膜使土体在冻结过程中产生明显的锅盖效应。初始含水率不同的土柱受锅盖效应影响后产生的水分迁移量和形态存在差异,初始含水率较小的土柱顶层含水率的增加以气态水迁移为主,初始含水率较大的土柱含水率的增加则以液态水迁移为主。 展开更多

关键词 刚柔复合衬砌渠道 锅盖效应 单向冻结 温度场 水气迁移

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大型泵闸进出水池流态数值模拟 被引量：7

15

作者 卞彬 刘晓青 丁园 《中国农村水利水电》 北大核心 2013年第5期133-136,共4页

泵闸枢纽工程是解决城市排水问题的有效途径之一。结合上海朱泖河泵闸工程,针对因结构布置上要满足该泵闸运行条件而产生的较复杂的水流问题,采用三维有限元计算手段模拟了泵闸运行时进出水池的水流状况,与模型试验结果进行对比,数值模... 泵闸枢纽工程是解决城市排水问题的有效途径之一。结合上海朱泖河泵闸工程,针对因结构布置上要满足该泵闸运行条件而产生的较复杂的水流问题,采用三维有限元计算手段模拟了泵闸运行时进出水池的水流状况,与模型试验结果进行对比,数值模拟结论与模型试验结果相符,并提出改善措施解决了因导流隔墙绕流现象导致的进水池水流不均问题。 展开更多

关键词 竖井贯流泵 泵闸枢纽 湍流模型 刚盖假定

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基于CFD的顺直明渠断面流场数值模拟研究 被引量：9

16

作者 程科 罗强 +1 位作者 宁芊 周新志 《人民黄河》 CAS 北大核心 2022年第3期160-164,共5页

为研究顺直明渠断面的流速分布,选取梯形明渠为例,基于计算流体动力学(CFD)方法建立三维顺直明渠数值仿真模型,采用刚盖假定法和流体体积(VOF)法分别捕捉自由水面,对比研究了不同宽深比明渠的断面流速分布;选取标准k-ε模型、RNG k-ε... 为研究顺直明渠断面的流速分布,选取梯形明渠为例,基于计算流体动力学(CFD)方法建立三维顺直明渠数值仿真模型,采用刚盖假定法和流体体积(VOF)法分别捕捉自由水面,对比研究了不同宽深比明渠的断面流速分布;选取标准k-ε模型、RNG k-ε模型及雷诺应力模型(RSM)分别封闭雷诺平均(RANS)方程,对比评估了各数值模型的模拟效果。结果表明:刚盖假定法适用于宽深比大的宽浅明渠,VOF法适用于宽深比小的狭窄明渠,3种模型中RNG k-ε模型的模拟误差更稳定,更加适用于顺直明渠模拟。所建立的数值模型能够很好地模拟明渠断面的实际流速分布,模拟数值与实测数值的误差在6.00%以内。 展开更多

关键词 顺直明渠 刚盖假定法 VOF法 湍流模型 CFD 流速分布

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基于CFD的弯道水流数值模拟 被引量：6

17

作者 王璞 李雪梅 +3 位作者 牟时宇 程科 宁芊 周新志 《水力发电》 CAS 2022年第5期33-38,共6页

随着计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)的快速发展,使得弯道水流的数值仿真研究成为趋势,但是由于弯道水流结构的复杂性,尤其是针对大模型及天然和天然河流进行数值模拟,往往需要极大的计算资源和很长的仿真时间。针对这... 随着计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)的快速发展,使得弯道水流的数值仿真研究成为趋势,但是由于弯道水流结构的复杂性,尤其是针对大模型及天然和天然河流进行数值模拟,往往需要极大的计算资源和很长的仿真时间。针对这一问题,提出RSM模型和刚盖假定法相结合的弯道水流的数值模拟方法,以Chang的试验室连续弯道水流试验结果为依据,建立并对比了不同的仿真模型,结果表明,该方法能有效节约计算资源,收敛性更佳,同时也能模拟整体的流动状态,更加适合于大模型及天然弯曲河流的数值模拟。 展开更多

关键词 弯道水流 CFD 数值模拟 湍流模型 VOF法 刚盖假定法

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分汊河道分流比对河道水流流态影响分析 被引量：7

18

作者 常宏兴 芦松 武亚辉 《水科学与工程技术》 2013年第6期43-45,共3页

结合曹继文关于明渠岸边横向取水的水槽试验成果,应用RNG紊流模型,采用两种自由表面处理方法即刚盖假定和VOF法,对分汊河道不同分流比工况下的水流运动进行三维数值模拟。通过数值模拟计算,得出不同表面处理方法下分汊河道不同分流比工... 结合曹继文关于明渠岸边横向取水的水槽试验成果,应用RNG紊流模型,采用两种自由表面处理方法即刚盖假定和VOF法,对分汊河道不同分流比工况下的水流运动进行三维数值模拟。通过数值模拟计算,得出不同表面处理方法下分汊河道不同分流比工况下的流速分布、水流特性等结果,分流比对分流宽度影响较为明显。 展开更多

关键词 分汊河道水流 分流比 VOF法 刚盖假定 分流宽度

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海底物体运动生成内波问题研究

19

作者 李林杰 赵彬彬 段文洋 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1487-1493,共7页

为研究物体在海底运动产生大幅内孤立波问题,本文基于商业软件STAR-CCM+,选用无粘模型,求解欧拉方程,采用流体体积法监测内波界面,对网格、时间步长开展收敛性分析,得到STAR-CCM+计算的内波波面空间分布收敛结果与全非线性势流模型结果... 为研究物体在海底运动产生大幅内孤立波问题,本文基于商业软件STAR-CCM+,选用无粘模型,求解欧拉方程,采用流体体积法监测内波界面,对网格、时间步长开展收敛性分析,得到STAR-CCM+计算的内波波面空间分布收敛结果与全非线性势流模型结果高度吻合。研究了物体形状对于生成内波的影响,对比了上下层液体密度比分别为0.787和0.95时,刚盖假设与自由表面这2种不同边界条件下的内波波面空间分布结果,研究表明:当上下层液体的密度比不接近1时,必须考虑自由面效应对内波波幅和波速的影响。 展开更多

关键词 内孤立波 海底物体运动 物体形状 自由面效应 刚盖假设 多相流 密度分层流 数值模拟

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两种水面边界条件下两层流体中内波传播的数值模拟 被引量：1

20

作者 张周昊 张洪生 +1 位作者 王宇鑫 马婷婷 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第2期58-67,共10页

基于FLUENT计算流体力学软件及其二次开发功能,采用VOF(Volume of Fluid)多相流模型,在k-ε湍流模型下建立了模拟内波传播的分层数值水槽。设置两层稳定分层,以上下层不同密度差和水深比设置工况,利用平板拍击法造波。在刚盖和自由表面... 基于FLUENT计算流体力学软件及其二次开发功能,采用VOF(Volume of Fluid)多相流模型,在k-ε湍流模型下建立了模拟内波传播的分层数值水槽。设置两层稳定分层,以上下层不同密度差和水深比设置工况,利用平板拍击法造波。在刚盖和自由表面两种上边界条件下进行数值模拟并与各自的理论解进行比较,分析了两者之间的异同。研究发现密度差的改变不会明显影响理论解与数值解之间的一致程度;上下两层流体深度差值的改变会明显影响数值计算结果。上层水深很小时,在自由表面假定下水气交界面处出现了较为明显的垂向速度;在两种假定下,数值模拟的水平速度都体现了非线性的影响。而当下层水深很小时,非线性的影响微弱。鉴于在实际海洋中上层水深远小于下层水深,尤其是当计算运动幅值更大的内孤立波时,采用更为真实的自由表面假定更为合理。 展开更多

关键词 内波 数值模拟 自由表面假定 刚盖假定

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