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为阐明天然河道典型植物群落的水动力特性,该文使用基于浸没边界法的大涡模拟技术,构建了以半透性圆柱斑块为植物群落的水动力数学模型,开展了不同的植株密度下三维水流数值模拟研究,并根据水槽实验数据对该数值模型的可靠性进行了验证.研究结果表明:流经半透性植物斑块的水流可分为两侧绕流及贯穿流动,且斑块的阻流效应与其植株密度呈现正相关.植物斑块密度的差异直接影响时均流场与紊动流场的特征,显著改变了下游流速分布规律:高密度植物斑块的贯穿流动较弱,斑块周围能够形成较为清晰完整的马蹄涡及分离涡结构,同时在尾流区一定区域内(4
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为研究喷水推进操舵倒航机构的力学特性,针对两种一体式操舵倒航机构方向舵(型式1和型式2),采用RANS方法及VOF算法,对方向舵进行两相流计算,得到不同舵角下的流场,并进行操舵流场分析.结果显示,随舵角增加,型式1的侧向力整体比型式2大,且在小舵角下优势更为明显;方向舵进口的喷溅损失系数和舵角成正相关,且型式1的喷溅损失系数整体小于型式2.研究结果表明,在相同舵角下,增大方向舵对水流的偏转作用及减少喷溅损失有利于提高方向舵的侧向力.
交叉双圆柱在工程应用中较为广泛.为了解决交叉双圆柱绕流问题,该文应用OpenFOAM开源代码对Re=200,不同间隙比G(间隙/直径,G=0.5,1,2和4)条件下60°交叉双圆柱流场进行了直接数值模拟(DNS)研究,得到了两圆柱的时均阻力系数,斯特劳哈尔数(St)以及间隙附近的流线图、涡量图和Ω涡识别图.研究表明,随着间隙比的增大,两圆柱的整体时均阻力系数值与St值的变化规律相反,时均阻力系数值先减小后增大,St值先增大后减小;分析了两圆柱在间隙附近的局部流态:尾涡(TV,G=0.5和1),项链涡(NV
该文在二维波浪水槽中进行了不规则波与逆流相互作用的实验;分析了逆流的存在对不规则波列中出现的畸形态的影响.结果表明逆流会增加畸形波出现的概率;畸形波的波形以高波峰为主,能占总畸形波的85％以上.畸形波波峰前端相对陡峭,后端较平缓;然而不同逆流流速下畸形波的平均波形差异不明显,与新波模型吻合较好;逆流对畸形波的平均波面影响很小,说明新波模型可以用来描述逆流存在下的畸形波波形.
针对缝间非均质性及裂缝长度分布非均匀问题,区分端部裂缝和中部裂缝,分别建立不同区域的渗流数学模型,利用Laplace变换和Stehfest数值反演得到井底压力解,绘制分析压力动态曲线.结果表明:该模型的流动形态可分为7个主要阶段;裂缝总长一定,裂缝长度非均匀分布时,短裂缝数量较多,压力传播率先到达未改造区,压力损失较大,压力和压力导数曲线靠上;缝间非均质性越强,改造区渗透率小于均值的裂缝越多,压力在裂缝间传播时消耗的压降就越大.对一口实测井的试井资料进行了解释,得到了该井储层及裂缝参数.研究结果可为非均匀
柱型旋流器采用切向入口的方式产生稳定的旋流场,实现两相的分离,具有占地面积小和分离效率高等优点.该文采用数值模拟的方法对旋流器内油-水两相流动时的流场特征进行系统的分析,并采用原油对旋流器的分离性能进行实验验证,研究结果可直接应用于石油工业中的原油-水两相分离.数值模拟中将研究得到的混合液表观黏度计算模型嵌入到CFD软件中,有效提高了计算的精度.研究得出,柱型旋流器的切向入口、柱型主体和溢流口等综合设计在其内部能够形成稳定且有效的强旋流场,深入揭示了油-水两相的分离机理和过程.分流比对柱型旋流器中心涡长度
目前,大多数关于斜坡地形上波浪统计特征参数的研究都是基于正向入射规则波或不规则波进行的.该文通过物理模型试验,对正向、斜向和多向不规则波在1:15斜坡地形上基于谱矩描述的波浪破碎指标以及波浪的统计特征参数进行了研究.研究结果表明,在该试验条件下,斜向不规则波的破碎指标略大于正向不规则波,而多向不规则波的破碎指标可以采用正向不规则波的拟合结果;波浪的入射方向和方向分布对各特征波高与m0(m0为波浪频谱的零阶矩)的比值、各特征波高之间的比值以及不对称度、偏度和峰度的影响不大.另外,给出了该斜坡上不对称度和偏度
为分析海船闸气幕防咸机制及其影响因素,采用OpenFOAM?的双流体数学模型和对流扩散数学模型,建立气幕防咸的三维数值模型,开展限制区域内气泡羽流、盐水入侵以及气幕防咸过程的数值模拟.数值模拟结果表明:新模型能够准确模拟海船闸气幕防咸过程;当供气量足够时,气幕能有效阻止盐从底部入侵;气幕防咸效果与气幕弗劳德数有关,且气幕弗劳德数保持在0.8至1.1之间时,气幕防咸性能最好.
该文针对某型号航空液冷泵设计参数和要求,采用加大流量设计法设计了两套水力模型(圆柱叶片叶轮和长短叶片复合叶轮),并进行了内部流动数值模拟和空化可视化试验验证.研究结果表明,通过减少长叶片数、增加短叶片的复合叶轮与常规的圆柱叶片叶轮扬程流量系数变化规律基本一致,额定流量工况下,扬程相近.当空化数σ=0.05后,圆柱叶片叶轮的扬程下降程度大于长短叶片复合叶轮,且长短叶片复合叶轮中空泡分布体积明显小于圆柱叶片叶轮.数值研究了不同介质对研究航空液冷泵内流及空化的影响,结果发现,额定工况下圆柱叶片叶轮整体速度和流线
间隙流动广泛存在于流体机械转子位置,其存在会直接影响内部流态的稳定性,降低效率的同时降低水力机械的寿命.该文采用数值计算方法研究了C型槽对NACA0009翼型叶顶间隙泄漏涡的抑制机理,并使用正交试验法对C型槽的槽数、槽宽、槽深和内侧面偏斜角度对翼型的影响进行了研究.研究结果表明:C型槽产生低速涡流,有效降低了间隙位置泄漏流的流速,从而抑制高速泄漏流的产生,且C型槽深度和偏斜角度的选取对于翼型的水动力性能影响较大.并借助正交试验结果提出了两种最优C型槽设置方法,有效抑制了间隙泄漏涡.
盐度锋作为长江口重要物理现象,对潮流、物质输移及沉降过程都有着重要影响.该文应用MIKE21软件建立了长江口二维水动力及盐度输运模型,探究深水航道及横沙东滩圈围工程对长江口枯季南北槽及北港盐度锋的影响,得出以下主要结论:南北槽盐度锋均呈双锋面结构,且主锋面(盐度梯度最大)均位于第一锋面处;但北港盐度锋呈单锋面结构.深水航道工程单独作用时,南北槽主锋面强度降低并向上游移动,南槽第二锋面基本消失,北槽第二锋面略有增强;北港锋面强度升高且向上游移动.横沙东滩圈围工程单独作用时,盐度锋的变化与深水航道工程单独作用