检索结果-南通市图书馆

液面冲击引起液滴飞溅问题的CIP方法数值模拟

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计算物理 2016年第1期33卷 39-48页

作者：赵西增叶洲腾浙江大学海洋学院杭州310058 卫星海洋环境动力学国家重点实验室国家海洋局第二海洋研究所南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210029

利用自主研发的CIP-ZJU(Constrained Interpolation Profile Method in Zhejiang University)高精度数学模型研究强非线性自由表面流动问题.模型在直角坐标系统下建立,采用紧致插值曲线CIP方法作为流场的基本求解器,通过多相流的方式实... 详细信息

利用自主研发的CIP-ZJU(Constrained Interpolation Profile Method in Zhejiang University)高精度数学模型研究强非线性自由表面流动问题.模型在直角坐标系统下建立,采用紧致插值曲线CIP方法作为流场的基本求解器,通过多相流的方式实现固-液-气耦合同步求解,采用平衡格式的VOF(VOF/WLIC:Volume of Fluid/Weighted Line Interface Calculation)自由面捕捉方法改进了原模型,利用浸入边界方法处理运动物体.利用改进的CIP模型开展了不同类型的物体冲击液面引起的液滴飞溅现象的数值模拟,重点分析液滴飞溅过程中的自由液面变形、作用荷载和物体位置等.通过数值结果与实验结果的比较验证模型的可靠性.结果表明:平衡格式的VOF自由面捕捉方法能更精确地重构自由面,本文的数学模型可精确预测强非线性自由表面流动问题.

关键词：液滴飞溅物体入水 VOF方法 CIP方法流固耦合

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极端波浪对跨海桥梁上部结构作用研究

华中科技大学学报（自然科学版） 2020年第12期48卷 127-132页

作者：赵西增童晨奕姚炎明浙江大学海洋学院浙江舟山316021 浙江大学海洋感知技术与装备教育部工程研究中心浙江舟山316021 浙江交工集团股份有限公司浙江杭州310051

通过物理模型实验和数值模拟相结合的方法,利用能量聚焦方式模拟产生极端波浪,开展极端波浪对跨海桥梁上部结构作用的模拟研究.重点分析不同淹没状态下桥梁上部结构受极端波浪作用时的波面变化、桥梁底部压强及整体波浪力变化,探究桥梁... 详细信息

通过物理模型实验和数值模拟相结合的方法,利用能量聚焦方式模拟产生极端波浪,开展极端波浪对跨海桥梁上部结构作用的模拟研究.重点分析不同淹没状态下桥梁上部结构受极端波浪作用时的波面变化、桥梁底部压强及整体波浪力变化,探究桥梁上部结构发生损坏的可能原因.结果表明:未淹没情况下,桥梁主要受波浪砰击力作用,砰击力是造成桥梁上部结构发生损坏的可能原因;半淹没和全淹没情况下,桥梁主要受动水压力作用,倾覆力是造成桥梁上部结构发生损坏的可能原因;桥梁所受水平波浪力随着净空减小而逐渐增大,直至桥梁全淹没后趋于稳定,所受竖直波浪力则在净空为零时最大.

关键词：极端波浪桥梁上部结构物理模型实验数值模拟波浪力

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T型透空式防波的堤水动力特性

哈尔滨工程大学学报 2018年第9期39卷 1444-1450页

作者：汪林邓争志赵西增陈勇浙江大学海洋学院浙江舟山316021

为了探究T型透空式防波堤的水动力特性,本文采用匹配特征函数展开法对线性波作用下的流场进行求解,并得出波浪荷载及反、透射系数。针对结构物尖角附近流体运动的奇异性行为,分别引入特定正交多项式将区域间公共界面上的速度分布函数近... 详细信息

为了探究T型透空式防波堤的水动力特性,本文采用匹配特征函数展开法对线性波作用下的流场进行求解,并得出波浪荷载及反、透射系数。针对结构物尖角附近流体运动的奇异性行为,分别引入特定正交多项式将区域间公共界面上的速度分布函数近似展开。通过研究水面方箱,对比实验结果与T型结构的数模结果,验证方法的正确性,并综合分析T型结构各几何参数的影响。计算结果表明:水平板尺寸对波浪荷载及反、透射系数均有显著影响;增大垂向薄板长度能有效减少波浪透射;垂向薄板从水平板中部向两侧移动时,波浪透射系数略有减小,但结构物所受波浪荷载变化较大。垂直薄板的存在,能有效提升透空式防波堤的消波性能,进而减少工程造价。

关键词：线性波 T型防波堤匹配特征函数展开法正交多项式波浪荷载反射系数透射系数

弹簧刚度对嵌入式振荡水柱波能装置水动力性能的影响

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浙江大学学报（工学版） 2022年第12期56卷 2487-2495页

作者：王品捷邓争志赵西增浙江大学海洋学院浙江舟山316021

提出嵌入方箱式防波堤的垂荡式振荡水柱(OWC)波能装置,利用开源计算流体动力学库OpenFOAM及工具箱waves2foam,对该波能装置的能量转换效率和水动力特性开展数值研究.采用流体体积法(VOF)捕捉气液界面,利用Rigid-Body Dynamic网格技术求... 详细信息

提出嵌入方箱式防波堤的垂荡式振荡水柱(OWC)波能装置,利用开源计算流体动力学库OpenFOAM及工具箱waves2foam,对该波能装置的能量转换效率和水动力特性开展数值研究.采用流体体积法(VOF)捕捉气液界面,利用Rigid-Body Dynamic网格技术求解垂荡运动.在不同入射波频下,探究垂直线性弹簧约束(用无量纲弹簧刚度表示)对OWC波能装置的波能转换效率、反射系数、透射系数、能量耗散系数、相对压降、有效相对振荡幅度和相位差等的影响.结果表明,结构物适当的垂荡运动有利于提升OWC装置在特定频率条件下的波能转换效率;振荡水柱和结构物间的运动相位差是决定能量转换效率的关键因素;为了提升能量转换效率,调节结构物的垂荡运动来控制相位差的措施是可行的.

关键词：波浪能 OpenFOAM 振荡水柱(OWC) 波能转换效率方箱式防波堤

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柱体绕流的CIP方法模拟

哈尔滨工程大学学报 2016年第3期37卷 297-305页

作者：赵西增付英男张大可浙江大学海洋学院浙江杭州310058 国家海洋局第二海洋研究所卫星海洋环境动力学国家重点实验室浙江杭州310012

柱体绕流和流致振动现象是一个复杂的工程问题,利用自主研发的CIP-ZJU模型,对低雷诺数(Re<300)圆柱和方柱绕流问题开展了数值模拟。模型在直角坐标系统下建立,采用紧致插值曲线CIP方法作为流场的基本求解器离散了Navier-Stokes方程,基... 详细信息

柱体绕流和流致振动现象是一个复杂的工程问题,利用自主研发的CIP-ZJU模型,对低雷诺数(Re<300)圆柱和方柱绕流问题开展了数值模拟。模型在直角坐标系统下建立,采用紧致插值曲线CIP方法作为流场的基本求解器离散了Navier-Stokes方程,基于多相流的理论实现流-固耦合同步求解,利用浸入边界方法处理固体边界。模拟结果与文献结果进行比较,二者吻合情况较好。通过引入压力阻力项和摩擦阻力项,分析了Strouhal数、阻力系数、升力系数等参数随雷诺数的变化情况。结果表明,圆柱绕流与方柱绕流在水动力参数的变化规律上存在多处差异。

关键词：柱体绕流 CIP方法 Navier-Stokes方程浸入边界法 Strouhal数

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模拟畸形波的聚焦波浪模型

力学学报 2008年第4期40卷 447-454页

作者：赵西增孙昭晨梁书秀大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室大连116023

利用改进的高阶谱方法建立了模拟极限波的二维聚焦模型,通过与Baldock(1996)的实验结果和理论值的比较,验证了模型的正确性,并分析了波浪非线性的相互作用对聚焦结果的影响.通过改进Longuet-Higgins海浪模型,给出了4种实验室聚焦模拟畸... 详细信息

利用改进的高阶谱方法建立了模拟极限波的二维聚焦模型,通过与Baldock(1996)的实验结果和理论值的比较,验证了模型的正确性,并分析了波浪非线性的相互作用对聚焦结果的影响.通过改进Longuet-Higgins海浪模型,给出了4种实验室聚焦模拟畸形波的波浪模型:极限波聚焦模型+随机波模型;极限波聚焦模型+规则波模型;相位角分布范围调制聚焦模型;相同相位角组成波个数调制聚焦模型.基于上述完全非线性数值波浪模型,采用不同的能量分配方式,在有限模拟长度和时间内得到了具有不同H_(max)/H_s值的畸形波.

关键词：高阶谱方法畸形波聚焦波 Longuet-Higgins模型角调制

Numerical Simulation of Water Wave Propagation and Transformation

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Journal of Marine Science and Application 2010年第4期9卷 363-371页

作者：赵西增 RIAM Kyushu University6-1 Kasuga-koenKasugaFukuoka 816-8580Japan State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering Dalian University of Technology

A numerical approach was performed to predict the propagation and transformation of nonlinear water waves. A numerical wave flume was developed based on the non-periodic high-order spectral (HOS) method. The flume was applied to analyze the effect of wave steepness and wavelength on the propagation of nonlinear waves. The results show that for waves of low steepness, the wave profile and the wave energy spectrum are stable, and that the propagation can be predicted by the linear wave theory. For waves of moderate steepness and steep waves, the effects associated with the interactions between waves in a wave group become significant and a train of initially sinusoidal waves may drastically change its form within a short distance from its original position.

关键词： nonlinear wave high-order spectral method wave maker boundary additional potential regular wave

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分层环境中异重流运动问题的直接数值模拟

浙江大学学报（工学版） 2018年第5期52卷 996-1001,1013页

作者：梁小龙乔文丽赵西增浙江大学海洋学院浙江舟山316021

为了研究线性分层环境下的开闸式异重流运动过程的问题,采用改进的高精度直接数值模拟(DNS)模型,在正交坐标系下,以DNS为基本求解器,实现物质运输方程和Navier-Stokes方程同步求解.采用距离函数平滑初始状态的不连续运输方程,利用具有... 详细信息

为了研究线性分层环境下的开闸式异重流运动过程的问题,采用改进的高精度直接数值模拟(DNS)模型,在正交坐标系下,以DNS为基本求解器,实现物质运输方程和Navier-Stokes方程同步求解.采用距离函数平滑初始状态的不连续运输方程,利用具有六阶精度的迎风紧致差分格式(UCCD)改进原模型,更准确地求解物质输运方程.通过求解一维对流方程和入侵重力流的模拟结果验证了模型的可靠性.开展泥沙异重流与线性分层环境掺混过程的研究,并获得了高精度数值结果,可以更好地捕捉中间入侵的异重流产生的内波效果.结果表明:该模型不仅可以准确模拟入侵异重流卷吸分层环境水体的过程,还可以准确模拟头部运动位置、异重流卷吸沉降以及能量转换等问题.

关键词：迎风紧致差分格式直接最值模拟(DNS) 线性分层泥沙沉降能量转化

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离岸式振荡水柱波能装置的理论及数值研究

浙江大学学报（工学版） 2019年第2期53卷 325-335页

作者：胡杭辉邓争志姚炎明赵西增浙江大学海洋学院浙江舟山316000

基于势流理论,利用匹配特征函数展开法,求解微幅波与离岸式振荡水柱(OWC)波能转换装置相互作用的边界值问题.借助FLUENT软件及其用户自定义函数(UDF),建立二维完全非线性波-OWC装置数值模型.从理论和数值上分析OWC装置吃水深度、气室宽... 详细信息

基于势流理论,利用匹配特征函数展开法,求解微幅波与离岸式振荡水柱(OWC)波能转换装置相互作用的边界值问题.借助FLUENT软件及其用户自定义函数(UDF),建立二维完全非线性波-OWC装置数值模型.从理论和数值上分析OWC装置吃水深度、气室宽度以及墙体厚度对波能转换效率的影响,解析解和数值结果吻合较好.依靠数值模型,模拟波高变化对OWC装置工作效率的影响.研究表明:OWC装置吃水深度的增加会导致高效频率带宽变窄,峰值向低频区移动;墙体厚度的增加会导致高频区波能转换效率下降,但对低频区影响较小;气室宽度的增大会导致高效频率带宽变宽,峰值向低频区移动;波高的增大会导致波能转换效率下降,在共振频率附近尤为明显.

关键词：振荡水柱波能转换装置计算流体动力学势流理论匹配特征函数展开法波能转换效率