闸坝水力学特性的三维数值模拟

本文采用标准k-ε双方程紊流模型及基于水气两相流的VOF方法,运用FLOW3 D软件对闸坝进行数值模拟,得出不同水位下的闸坝泄流能力,以及不同部位的闸室及消力池水面线、流速、压力等重要水力学要素。结果表明数值计算在一定程度上可以达到模型试验的效果。     

引洮7~#隧洞含水疏松砂岩地层冻结法施工数值模拟

为探究含水疏松砂岩地层引水隧洞冻结施工中冻土帷幕的形成过程及力学特性,对引水隧洞的冻结施工及开挖过程进行三维数值模拟。研究了冻土帷幕的温度场、应力及位移的分布,计算出冻土帷幕完全形成所需的时间及其压、拉、剪应力极值并确定极值发生的位置。结合现场监测数据,分析了冻结过程中冻土的温度变化规律及冻土帷幕的形成机理,最后提出了相应的措施及建议。     

深圳河湾水质数值模拟研究

基于EFDC模型和WASP模型建立了深圳河湾水动力和水质模型,采用2011年实测数据对模型进行率定和验证,结果表明,计算值与实测值吻合较好,丰枯季高低潮位平均误差小于0.20 m,DO、BOD5平均误差小于20%,TN、TP和Chl a(叶绿素a)平均误差小于30%。在此基础上进行案例研究,研究结果表明,氮、磷营养盐负荷削减80%对藻类生长的影响不明显;削减95%负荷时,Chl a浓度下降40%。     

南水北调中线工程桥墩壅水特性研究

南水北调中线总干渠沿线设有阻水的槽墩、桥墩1 145座,合理分析槽墩、桥墩的壅水大小,对于准确复核总干渠水面线、分析渠道输水能力具有十分重要的意义。本文利用Flow3D软件模拟了南水北调中线工程中常见的圆柱型桥墩的壅水特性,计算体型包括单排、双排和三排桥墩,桥墩的阻水比为5.0%~7.14%。分析表明,单排桥墩壅水的数值模拟结果与Yarnell修正公式计算结果相近;多排桥墩联合壅水值随桥墩排数的增加而增加。     

岩土体开挖变形的分步模拟方法及其工程应用

本文提出了一种岩土体开挖变形的分步模拟方法;该方法以岩土体弹塑性参数和现场变形监测数据为基础,以开挖、施加支护等工程措施的实施为时间节点,以弹塑性荷载分步释放来表征岩土体荷载逐步释放的过程,模拟了岩土体开挖和支护前、后的变形效果,并近似地模拟出锚固、衬砌等措施的应力、变形状态,将岩土体复杂的粘弾塑性问题转化为了较简单的弹塑性问题。运用该方法模拟了涔天河水利枢纽右岸进口段密集洞室群的施工开挖和支护全过程,获取了施工过程中围岩的应力、变形及稳定特征,同时结合数值模拟的成果给出了相应的工程施工建议,可为工程的快速化施工提供参考。     

阀门关闭速度对TVD格式数值模拟水击影响分析

采用总变差减小（TVD）格式模拟了一维有压管道水击过程,对管道中阀门突然关闭和缓慢关闭引起的水击压强进行了数值计算。通过改变阀门关闭速度,分析TVD格式对水击数值模拟精度的影响。结果表明,与传统经典差分二阶MC格式相比,阀门关闭速度越快,TVD格式捕捉激波间断的能力越强,模拟水击波效果越好;当阀门关闭速度缓慢到一定程度,TVD格式与MC计算方法所得结果基本吻合,与解析解最大误差不超过2%。说明TVD格式是数值模拟水击现象行之有效的方法之一。     

带裙房建筑结构表面风压的数值模拟分析

针对目前《建筑结构荷载规范》无法给出体形复杂结构表面风压分布的缺点,基于计算流体力学与大气边界层理论,利用CFD数值模技术对带裙房的建筑结构表面风压分布进行了分析。研究结果表明,数值模拟得到的建筑结构迎风面体形系数与规范数据吻合较好;只有建筑物的迎风面处于正压区域,其余面均处于负压区。相关成果可为建筑物抗风设计提供可靠依据。     

数值模拟法在隧道涌水量预测中的应用

隧道涌水量的预测是规划公路、铁路线路很重要的一个环节。随着隧道设计水平、施工技术的提高以及施工机械的进步,采用长大隧道乃至特长大埋深越岭隧道的设计方案越来越多,使隧道涌水量的预测问题变得日益突出和迫切需要解决。以某实际隧道工程为例,提出了运用水文地质数值模拟法计算隧道涌水量的新方法。将该地区的水文地质特征参数与现场监测数据选定后,可得到一种适用于该地区的水文地质地下水模型。通过与传统方法的预测结果比较后,证明了该方法的合理性。     

垂向振荡对螺旋桨敞水性能的影响研究

船舶在波浪中航行时,船身垂荡运动的同时也带动着螺旋桨相对于周围流体振荡。为了研究振荡对螺旋桨推进性能的影响,该文采用相对运动的数值模拟方法,实现了螺旋桨自身旋转运动和垂向振荡运动的同步进行。对比了不同振荡频率、振幅对螺旋桨敞水性能的影响,结果表明,垂荡会提高螺旋桨的敞水性能,且随着振荡频率、幅值的增大,螺旋桨的推力系数、扭矩系数和敞水效率也略有增大。     

积石峡水电站导流洞交叉段水平层状岩体稳定数值仿真分析

积石峡水电站导流洞及中孔泄洪洞交叉段设计体形复杂,且顶拱上方有一3～10 cm厚的软弱夹层穿过,围岩整体稳定性差,安全问题突出。为确保交叉段顺利贯通及施工安全,拟定了5种开挖和支护方案,采用数值仿真分析系统分析比较了不同开挖和支护方案下施工期围岩和支护的稳定性,确定了交叉段的开挖方式和支护技术措施,经实际应用,效果良好。