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[期刊] 上海海洋大学学报
[作者]
李娜 李昕 施伟 柳春光
针对固定在钢框架上的平面网衣水动力特性进行研究，基于SACS，采用有限元Member单元建立网衣水动力荷载计算模型，利用参考文献中分别使用有限元Truss单元和Beam单元所建立模型的计算结果对该模型进行了验证。通过对比得出，在SACS中所建立的平面网衣数值模型可以较为准确地计算网衣在波流下的水动力，初步证明了在SACS中建立大型钢结构养殖网箱+固定式海上风力机融合结构模型的可行性。进一步，采用该数值计算模型对不同波流工况下网衣结构的水动力荷载进行了计算，分析了不同流速、波高和波周期下网衣受力的分布规律。由计算结果可知，随着海流流速、波高的减小和波周期的增大，网衣受到的水动力荷载呈现出逐渐减小的变化趋势，其中波周期的影响尤为显著，比如由于该参数影响使得指定位置节点水动力荷载差距可达80%；另外，波流作用下网衣结构受到的水动力荷载，最大受力位于网衣顶端两侧位置，波高对网衣上部受力影响更大。这些结果可为融合结构中网箱部分的设计提供参考。
[期刊] 中国水产科学
[作者]
黄小华 郭根喜 胡昱 陶启友 张小明
基于已建立的浮架和网衣数学模型,对不同波况和流速共同作用条件下HDPE深水网箱所受的锚绳力、波流力、容积损失率以及浮架倾角进行数值计算,设计的波流要素值为:波高H=4～6m,周期T=6.0～8.6s,流速U=0.3～0.9m/s。结果表明,网箱锚绳受力、波流力和容积损失率均与波高和流速成正比,与周期的关系不明显,且网箱系统所受的波流力约为网箱迎浪侧两根锚绳受力的合力。在波高H=4～6m、流速U=0.75m/s时,网箱容积损失率达到47%～56%,网箱变形较为严重,为此建议网箱养殖区域应选择流速小于0.75m/s的海区较为适宜。周期对网箱容积损失率的影响很小,对浮架倾角的影响较为明显,波高和流速...
[期刊] 渔业科学进展
[作者]
崔勇 关长涛 黄滨 李娇 公丕海
根据有限单元法建立了波浪作用下双层网底网箱的受力运动模型,通过数值计算求解双层网底的位移与倾角。先将上层网底与下层网底的计算值进行比较,然后,将双层网底网箱中下层网底与单层网底网箱开展对比分析。计算结果显示,在波浪周期内,双层网底网箱的2层网底能保持相对平行的状态。2层网底的位移与最大倾角随着波高与周期的增大而增加,并且2层网底的倾斜方向一致。在相同波浪条件作用下,下层网底的水平位移大于上层网底,二者垂直位移差异较小,下层网底最大倾角值大于上层网底。研究发现,当波高为15 cm、周期为1.4 s时,双层网底网箱的2层网底的倾角相差最大,但并未发生接触碰撞,网底可以保持相对稳定。此外,双层网底网箱的下层网底的最大位移值小于单层网底网箱,最大倾角值大于单层网底网箱。研究表明,当波浪一定时,双层网底网箱的最大锚绳力均大于单层网底网箱。
关键词：
双层网底 水动力 有限元方法 鲆鲽网箱
[期刊] 中国水产科学
[作者]
赵云鹏 陈小芳 许条建 关长涛 崔勇
针对鲆鲽类方形重力式网箱在纯波浪条件下的水动力特性,采用数值模拟的方法对鲆鲽类方形深水重力式网箱的主要部件——浮架系统、配重系统、锚碇系统进行了模拟。将模拟结果与实验结果进行分析比较表明,数模与物模各量值吻合良好,平均相对误差均不超过9%,表明数值模拟的方法能较好地模拟鲆鲽类方形深水重力式网箱的水动力特性。在此基础上,用数值模拟的方法,进一步研究了底框质量和网衣高度的改变对网箱各参数的影响,模拟结果显示,底框质量改变主要影响锚绳受力和底框倾角,底框质量从80 g升至100 g再升至140 g的过程中,锚绳受力平均增幅分别为13%和19%,同时增大底框质量有助于减小底框运动倾角,其平均降幅分别为...
[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
郭忠录 马美景 蔡崇法 闫峰陵
土壤侵蚀过程受控于侵蚀外营力和土壤抗侵蚀性能,深入理解坡面流水动力学特性及其侵蚀动力是研究土壤侵蚀动力学机制的基础。利用可变坡土槽,通过不同雨强(60、90和120 mm/h)和径流冲刷(10、15和20 L/min)组合模拟试验,研究了第四纪黏土红壤坡面水流的水动力学特征参数及其与土壤侵蚀量间的关系。结果显示:降雨和径流冲刷影响了坡面产流产沙过程和坡面流水力学特性,其中平均流速v、平均水深h、雷诺数Re和水流功率ω均随降雨强度和上方来水流量的增加而增大,相对水深曼宁糙率n/h则减小,其水力学他参数(弗如德数Fr、阻力系数f和水流剪切力τ)变化规律不明显。坡面水流平均速度取值范围为0.21~0.45 m/s,平均水深取值范围为5.6~9.4 mm,在试验条件下红壤坡面侵蚀水流流态大部分均处于"紊流-急流区"。不论从径流角度看或是从泥沙角度分析,由相对水深和曼宁糙率系数两种水动力因子共同组成的复合水动力特征参数-相对水深曼宁糙率,是表征不同上方来水流量和降雨强度条件下第四纪粘土红壤坡面侵蚀特征的水动力参数。
[期刊] 上海海洋大学学报
[作者]
王聪 林军 陈丕茂 章守宇
对大亚湾2006年和2007年的风场资料进行分析,数值模拟年平均风场作用下大亚湾的余流场,采用保守物质输运扩散法研究大亚湾的水交换能力。把大亚湾分成7个子区域,计算整个海湾和各子区域的水体更新时间,比较了各子区域水交换能力的强弱。大亚湾水交换能力总体为:南部优于北部,东部优于西部;年平均风场大大加速了大亚湾的水交换速率,全湾平均水体更新时间由仅考虑潮流作用时的82.5 d降低为26.0 d;风场作用下的表、底层环流差异较大,表层水交换能力略高于底层。
关键词：
大亚湾 水交换 风场 数值模拟
[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
何书琴 槐文信 曾玉红
温排水问题为环境水力学的典型研究课题,研究温排水运动水域的流场温度场分布情况,无论是对温排水工程规划设计,防止热污染,还是对生态环境保护等都具有重要的科学意义。采用曲线坐标系下平面二维数学模型对连续弯道温排水问题进行了数值模拟,通过相同流速比下连续弯道中3种不同排放形式(左岸、右岸和中心排放)温度等值线图的比较,相同排放形式不同流速比时温度等值线图的比较,表明建立的数学模型能合理反映温排水运动规律,可以用于温排水运动的模拟。
关键词：
温排水 混合有限分析法 连续弯道
[期刊] 上海海洋大学学报
[作者]
王斌 申颖 许竞翔 朱峰 徐帆
为提高空化水射流清洗网衣表面的能力，设计了一种内壁-中心体空化喷嘴。采用空化喷嘴空化流CFD数值方法，对比分析仿真与理论解，验证了基于两方程湍流模型的二维轴对称空化流数值模型的可靠性。开展了淹没水射流环境下的内壁-中心体空化喷嘴空化流数值计算，获取了内壁空化器与中心体对喷嘴空化效果的影响，并计算讨论了水深对空化效果的影响。结果表明：水射流通过喷嘴喉部时，分别在内壁空化器及中心体表面产生空泡；中心体空化效果较内壁空化器更好，但对射流阻塞作用更强；内壁空化器会提高喷嘴喉部压强，进一步提高中心体空化效果；内壁空化器与中心体均可降低喷嘴空化效果对水深的敏感度；本研究可为养殖网箱网衣清洗喷嘴设计提供空化流动力学机理研究基础，并提供了低成本、高效率的设计方法。
[期刊] 渔业科学进展
[作者]
崔勇 蒋增杰 关长涛 万荣
利用有限单元法建立了水流作用下筏式养殖设施动力响应的数学计算模型,通过数值求解对浮标和吊笼结构的最大位移以及锚绳受力进行分析。计算机模拟结果表明,筏绳在水流作用下产生明显的变形,其形态变化与实际基本相符。当流向一定时,浮标和吊笼的最大位移值以及左右两侧的锚绳受力均随流速的增加而增大。其中,浮标最大位移值7.6m,吊笼最大位移值9.6m。当流速一定时,浮标和吊笼的最大位移值与右侧锚绳受力随着来流角度的增加而增大。左侧锚绳力受来流方向变化影响不明显,其最大值为3 780N。
关键词：
筏式养殖 有限元 水流 数值模拟
[期刊] 中国水产科学
[作者]
张健 冯德军 王萍 潘昀 桂福坤
人工鱼礁可分为沉鱼礁和浮鱼礁,人工鱼礁投放是海洋牧场建设的重要工程基础。浮鱼礁主要用于诱集和保护中上层鱼类,投放受底质条件限制较小,尤其在淤泥底质的海域具有良好的适应性。浮鱼礁主体结构处于中上层位置,受波浪等动力环境影响较大,鱼礁的结构安全性和稳定性是设计和投放中需要重点关注的问题。本研究集合鱼礁集鱼、护鱼和养殖的功能,提出了一种多功能箱网式浮鱼礁结构设计,并建立了水动力数值模型,分析探讨了波高和入水深度对两种锚定形式(单锚绳和多锚绳)的浮鱼礁安全性和稳定性的影响。研究结果表明,相同条件下,单根锚绳固定形式下的锚绳受力总体约为四根锚绳固定时的锚绳受力总和,但网衣网线受力较四根锚绳固定时小。波高对单根锚绳固定的浮鱼礁最大偏转角度影响较大,但四根锚绳固定时,可以显著地降低浮鱼礁最大偏转角度,有效地提高浮鱼礁的稳定性,而且波高越大,效果越明显。波高不变的情况下,随着入水深度的增加,浮鱼礁水平最大偏移迅速减小。当浮鱼礁入水深度为波高的2倍以上时,两种固定方式下的浮鱼礁运动差别可以忽略。
[期刊] 中国水产科学
[作者]
陈昌平 李玉成 赵云鹏 董国海
运用集中质量方法和刚体运动学原理,建立了单体网格式网箱在波流联合作用下浮架、网衣和锚碇系统受力和运动的数学模型。利用物理模型试验对本数学模型的正确性进行了验证。在此基础上计算了2种波流作用方向、各工况下单体网格式网箱3类锚绳(锚碇锚绳、连接锚绳、网格锚绳)受力、浮架运动及网衣变形的结果,并分析了波流作用方向对网格式锚碇网箱水动力特性的影响。结果表明,当波流作用方向由正向变为斜向(45°)时,锚碇锚绳与连接锚绳受力有较大程度的增加,网格锚绳受力有较小程度的增加;浮架水平方向、竖直方向运动幅度有一定程度减小,浮架倾角及网衣变形变化不明显。
[期刊] 上海海洋大学学报
[作者]
李维维 张丽珍 王世明 胡庆松
振荡水翼式潮流能采集系统一般通过二维水翼水动力学模型建立其关于俯仰与升沉方向两自由度的运动方程。但水翼三维模型与二维模型在诱导阻力计算上有着一定的差别,而诱导阻力又直接影响到系统的能量转化效率,因此有必要对振荡水翼三维的水动力学特性进行研究。本文根据叶素理论,以梯形翼作为三维水翼模型的代表,建立了梯形振荡翼的水动力学模型和运动方程。对该模型采用三维非结构网格和动网格技术进行数值模拟,着重探讨梯形比对其运动状态和能量转化效率的影响。结果表明:采用动网格模拟三维梯形振荡水翼的水动力学特性,得到的水翼运动状态与二维的相同;振荡水翼的诱导阻力会改变其稳定振荡频率和升沉运动幅值,直接影响了系统的能量采集...
[期刊] 水产学报
[作者]
唐浩 张锋 刘伟 叶旭昌 胡夫祥 许柳雄
网囊作为拖网系统的重要组成部分，其主要功能是聚集、选择和储存渔获物。渔获物的堆积会使网囊的结构发生改变，从而改变网囊水动力特性，进而影响网囊选择性和稳定性。为了更好的了解中层拖网网囊的水动力特性和囊内渔获物变化之间的关系，本研究利用循环动水槽试验，对存在不同渔获物的网囊模型在不同流速条件下的阻力、形态和振荡变化进行测试分析。结果表明：网囊结构水阻力随着渔获物的增加而增大，随着流速的增大而增大，其中，在低流速时，模拟渔获物每增加1倍（1.68kg），其网囊水阻力增加值约为空网的30%。网囊结构形状随着流速的增大呈逐渐收紧趋势，而随着渔获物的增加，网囊结构充盈，并造成导鱼区收紧，呈“腰鼓”形状。网囊体积与渔获物的大小成正比，当渔获物增加到5.04 kg时，网囊体积约为空网时的0.8倍，表明无渔获物时，网囊总体积最大。随着流速的增大，各渔获条件下的网囊纵向位移振荡周期变短，振幅减小。采用 3级傅里叶级数拟合网囊纵向位置振荡，拟合结果与实测数据相关性为86.7%，拟合效果较好。本研究结果可为优化网囊结构、提高网囊水动力和形态特性，改善网囊选择性提供基础科学数据。
关键词：
网囊 阻力特性 振荡特性 渔获量 形态
[期刊] 南京农业大学学报
[作者]
李骅 尹文庆 何文龙
为了探索平面振动筛分装置清选室内气流场的分布规律,运用CFD软件Fluent对其气流场进行了数值模拟。模拟结果表明:气流从风机到筛面,形成比较顺畅的流场,在筛面出口后由于鱼鳞筛的作用,气流方向朝清选室出口处变化,有利于将杂物吹出。为验证数值模拟的可行性,在清选实验台上对筛面中点及出风口的风速进行了测量。测试结果与数值模拟结果对比分析表明:CFD数值模拟结果与实际风速变化规律一致,但CFD模拟值比实际值稍高。
关键词：
数值模拟 试验 平面振动筛 CFD
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
董瑜 刘韩生 曹长冲
【目的】分析比较４种不同构造形式ＴＶＤ格式在捕捉水击波时耗散性和压制性数值性能的差异，为带调压室水电站压力管道水击波过程模拟提供参考。【方法】采用具有代表性的ＨａｒＴｅｎ ＴＶＤ格式、Ｓｗｅｂｙ ＴＶＤ格式、ＴＶＤ－ＭａｃｃｏｒＭａｒｋ格式以及全离散ＴＶＤ格式求解水击控制方程，结合给定的调压室系统水击模型边界条件，对某工程实例进行计算，并对数值模拟结果与试验数据进行分析。【结果】ＴＶＤ格式可模拟调压室系统水击波的变化过程，最大水击压力与试验数据相对误差不超过１％，且间断处能够有效地捕捉激波振荡；对比４种格式计算结果，在水击波上升和振荡过程中，ＨａｒＴｅｎ ＴＶＤ格式的计算结果与实测数据吻合最好．．．
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