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明渠交汇口水动力及掺混特性研究进展
1
作者 曾诚 周婧 +4 位作者 李凯 付毅成 周婕 蔡雷 王玲玲 《水利水电科技进展》 北大核心 2025年第1期10-17,共8页
针对明渠交汇区域内水流结构的复杂情况,从明渠交汇口汇流比、交汇角度、床面高差和其他影响因素的角度,综述了明渠交汇口分离区、剪切层、二次环流等很多特有的水动力及掺混特性的研究进展,梳理了物理模型试验、数值模拟研究和实地观... 针对明渠交汇区域内水流结构的复杂情况,从明渠交汇口汇流比、交汇角度、床面高差和其他影响因素的角度,综述了明渠交汇口分离区、剪切层、二次环流等很多特有的水动力及掺混特性的研究进展,梳理了物理模型试验、数值模拟研究和实地观测成果,总结了水动力及掺混特性的研究现状。基于目前存在的主要问题,未来应重点研究人工智能算法的应用,植被、密度差、潜流带对掺混特性的影响以及挟沙水流交汇问题中的冲刷淤积影响。 展开更多
关键词 明渠交汇口 水动力 掺混 影响因素
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多级变径孔板螺旋流的水力特性及数值模拟研究
2
作者 赵廷红 巩笑笑 +1 位作者 王立强 宋玉 《水电能源科学》 北大核心 2025年第1期35-38,19,共5页
针对多级变径孔板水力特性的数值模拟研究较少的现状,引入收缩角与扭转角概念,构建新型多级变径孔板,基于前期物理试验,通过数值模拟定雷诺数、变收缩角、变扭转角的多种组合工况,对该装置内各监测断面的三相速度、装置内空化数的沿程... 针对多级变径孔板水力特性的数值模拟研究较少的现状,引入收缩角与扭转角概念,构建新型多级变径孔板,基于前期物理试验,通过数值模拟定雷诺数、变收缩角、变扭转角的多种组合工况,对该装置内各监测断面的三相速度、装置内空化数的沿程变化规律及装置的消能率进行分析。结果表明,定收缩角时,随着扭转角的增大,轴向速度的波动程度逐渐减弱,切向速度和径向速度虽有逐渐增大的趋势,但整体波动相对较小;定雷诺数时,同一断面处的空化数随收缩角或扭转角的增大而减小;该装置的消能率随扭转角增大而增大,随收缩角增大而减小。在研究的8种组合工况中,收缩角为15°、扭转角为12°时该装置的消能率最优。 展开更多
关键词 孔板消能 数值模拟 三相速度 空化数 消能率
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水动力学模型的实时组合校正方法研究
3
作者 马强 陈璐 +2 位作者 吴亚中 陈立正 贺阳 《水电能源科学》 北大核心 2025年第1期30-34,共5页
受降雨分布不均、地形复杂多变及模型结构等因素限制,水动力学模型的水位模拟精度难以进一步提升。为此,基于一维水动力学模型运行结果,建立了涵盖KNN、SVR、LSTM、GRU等多种智能算法的实时校正模型,并将KNN校正法与WF算法串联耦合,提... 受降雨分布不均、地形复杂多变及模型结构等因素限制,水动力学模型的水位模拟精度难以进一步提升。为此,基于一维水动力学模型运行结果,建立了涵盖KNN、SVR、LSTM、GRU等多种智能算法的实时校正模型,并将KNN校正法与WF算法串联耦合,提出了具有降噪功效的KNN-WF校正方法,在此基础上,为充分挖掘各校正算法在不同水位区间的校正优势,提出了一种基于M分位数的水位分级组合校正方法,以均方根误差、决定系数和峰值相对误差综合比较分析各校正方法的校正效果。汉江流域应用结果表明,KNN-WF校正法能有效避免KNN校正结果中存在的噪声和锯齿状峰值,校正后的水位过程与实测水位过程更加吻合,分级组合校正方法能实现不同水位区间的精细化校正从而提升整体校正效果。 展开更多
关键词 水动力学模型 终端校正 分级组合校正 汉江流域
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深水钻井隔水管下放作业可靠性智能评估方法
4
作者 朱高庚 陈国明 刘康 《船舶力学》 北大核心 2025年第1期123-133,共11页
隔水管下放是深水钻井的重要步骤,此过程中卡盘承担隔水管系统全部重量,加之复杂多变的深水环境,导致下放作业风险较大。为了确保隔水管下放作业安全,本文针对隔水管连续下放工况,构建环境载荷参数联合分布模型,确定基于IAGA-BRNN的结... 隔水管下放是深水钻井的重要步骤,此过程中卡盘承担隔水管系统全部重量,加之复杂多变的深水环境,导致下放作业风险较大。为了确保隔水管下放作业安全,本文针对隔水管连续下放工况,构建环境载荷参数联合分布模型,确定基于IAGA-BRNN的结构响应智能预测模型,结合蒙特卡洛方法形成隔水管下放作业可靠性评估方法并开展应用实例研究。结果表明:环境载荷参数联合分布模型中大部分参数符合Weibull分布和Beta分布;提出的预测模型在所有指标上均保持较好的水平,且较常规预测模型最多提高了76.77%;隔水管等效应力和最大轴向力是影响下放作业安全的首要和次要限制因素,且随着悬挂隔水管根数增加,结构可靠度呈下降趋势,将波高作为限制条件可有效提高作业可靠性。 展开更多
关键词 隔水管下放 可靠性 蒙特卡洛 神经网络 遗传算法
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水系连通工程对近海潮汐水域水动力的影响
5
作者 王逸飞 王艳红 +2 位作者 杨啸宇 缴健 丁磊 《人民珠江》 2025年第1期78-87,共10页
潮汐水域是指沿海地区受外海潮汐影响,存在周期性水位及流速变化的河道、湖泊等水体。水系连通工程是采取一系列人工或自然措施连通水系,在河道之间实现水力联系。本研究利用二维水动力数学模型,对龙江河水系连通工程建设前后龙江塘内... 潮汐水域是指沿海地区受外海潮汐影响,存在周期性水位及流速变化的河道、湖泊等水体。水系连通工程是采取一系列人工或自然措施连通水系,在河道之间实现水力联系。本研究利用二维水动力数学模型,对龙江河水系连通工程建设前后龙江塘内水动力情况进行模拟。研究表明,工程前后大部分区域水体流速均小于2 cm/s,部分换水能力较差的区域水体流速小于0.5 cm/s,北湖区水动力条件明显弱于南湖区,旱季及雨季水动力整体相差不大。水体净通量在工程前后基本相似,但工程后水体交换总量远大于工程前。涨潮时刻湖区内及连接段工程后流速明显减小,而落潮时刻湖区内及连接段工程后流速则明显增加。由于工程本身无附加动力,因此工程仅对2个连通工程通道附近水域的水体动力有明显改善,故建议可在两水系连通通道增设泵站,或在部分改善效果较差的区域增设补水点等措施,增加局部水体流动性。 展开更多
关键词 潮汐水域 水系连通 二维水动力数学模型 水动力 水体净通量 水体交换总量
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基于格子Boltzmann重叠法求解一、二维耦合浅水动力学模型
6
作者 杨浩 敬玥彤 +3 位作者 刘海飞 毕娟 王洪达 褚珣 《南水北调与水利科技(中英文)》 北大核心 2025年第1期110-117,129,共9页
提出一种重叠耦合法(superposition coupling method, SCM),以高精度地实现基于一维与二维格子Boltzmann方法 (lattice Boltzmann method, LBM)的水动力模型在复杂地形浅水区域的跨维度模拟耦合。对复杂地形区域的浅水水体进行水动力模... 提出一种重叠耦合法(superposition coupling method, SCM),以高精度地实现基于一维与二维格子Boltzmann方法 (lattice Boltzmann method, LBM)的水动力模型在复杂地形浅水区域的跨维度模拟耦合。对复杂地形区域的浅水水体进行水动力模拟通常涉及跨维度建模,可能会在某些边界处做近似处理,例如河流-湖泊汇合处、洪水淹没区和河口区域。为高效求解跨维度浅水方程(shallow water equations, SWE)问题,SCM通过在一维和二维LBM模型边界处人工设置重叠区域,使不同维度的2个模型在该区域交换水动力信息。在重叠区域采用零梯度边界条件,从而得到耦合所需的变量。1D-2D耦合模型通过了圆形空腔射流和急弯河道2个验证模型的比较测试,结果显示一、二维耦合模型的精度与二维模型基本相当。本研究通过SCM有效地求解了跨维度浅水方程问题,提高了一维与二维模型间的耦合精度,为复杂地形浅水区域的水动力模拟提供了技术支撑。 展开更多
关键词 格子BOLTZMANN方法 水动力模型 一、二维耦合 重叠法 浅水方程
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水动力数值模型在码头建设方案比选中的应用
7
作者 朱政涛 江青蓉 +2 位作者 黄东 李海彬 陈鑫池 《水运工程》 2025年第2期72-80,100,共10页
以北江左岸某码头工程为例,采用有限体积法分别建立北江韶关(二)水文站—濛浬水电站长约37.0 km河段的一维水动力模型及工程上下游长约4.6 km河段的二维水动力模型,定量研究不同建设方案下河道行洪水位、流速分布、蓄洪容积的差异。结... 以北江左岸某码头工程为例,采用有限体积法分别建立北江韶关(二)水文站—濛浬水电站长约37.0 km河段的一维水动力模型及工程上下游长约4.6 km河段的二维水动力模型,定量研究不同建设方案下河道行洪水位、流速分布、蓄洪容积的差异。结果表明:当洪水频率在50 a一遇至10 a一遇时,码头工程各方案下河道水位壅高值不超过0.02 m;水流流速和流态变化主要位于码头上游100 m至下游260 m的局部河段,不同方案下河道高流速区域变化较小,主槽动力轴线在工程前后不会发生重大调整;同时在港池清淤疏浚作用下工程后该河段实际蓄洪容积增加。最终从行洪安全及码头货物安全角度考虑,方案2为推荐方案,相关研究方法可为类似码头建设提供科学借鉴。 展开更多
关键词 水动力数值模型 码头 洪水影响 方案比选
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宁波市内河河网再生水补给的水动力分析
8
作者 范梦歌 刘甲春 +1 位作者 毛立娟 范鹏举 《水利水电科技进展》 北大核心 2025年第1期87-93,共7页
针对宁波市内河水流缓慢、需通过再生水补给和泵闸调度来改善流动性能的问题,基于实测地形数据,构建了宁波市某区域内河河网的二维水动力模型,对不同工程措施及不同泵站联合运行工况进行了模拟分析。结果表明:过多管涵和闸板以及水源不... 针对宁波市内河水流缓慢、需通过再生水补给和泵闸调度来改善流动性能的问题,基于实测地形数据,构建了宁波市某区域内河河网的二维水动力模型,对不同工程措施及不同泵站联合运行工况进行了模拟分析。结果表明:过多管涵和闸板以及水源不足限制了河道水体交换和整体流动,单纯增加再生水补给量无法有效改善水体流动性;增设1号泵站并对关键河段进行物理改造可显著提高原本静止河段的流速,提升整个水系的流动性,但需关注对不同水质河段的环境和水质的潜在影响;提升泵站排水能力显著提高了河段流速和水位,但缩短了高流速的持续时间;同时开启多个泵站并增加补水量,在大量再生水补给条件下,可显著提高整个河网的流速,尤其在高水位条件下,尽管流速相对较低,补水量的增加仍能有效提升水体流动性。 展开更多
关键词 再生水 平原河网 水动力分析 闸泵调度 宁波市
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内外流耦合作用下弹性管多模态振动响应研究
9
作者 陈正寿 王帅 《船舶力学》 北大核心 2025年第2期219-231,共13页
本文对考虑内、外部流动的弹性管涡激振动(VIV)开展数值研究,分析不同外部剪切流速、内流速度和内部流体密度作用下弹性管的多模态耦合振动响应。首先,对所采用的数值方法进行网格依赖性研究和流-固耦合(FSI)可靠性验证;随后基于提出的... 本文对考虑内、外部流动的弹性管涡激振动(VIV)开展数值研究,分析不同外部剪切流速、内流速度和内部流体密度作用下弹性管的多模态耦合振动响应。首先,对所采用的数值方法进行网格依赖性研究和流-固耦合(FSI)可靠性验证;随后基于提出的耦合关联分析方法,结合3D位置-频率-能量(PFE)谱分析方法,阐述弹性管振幅波峰和波谷的空间多模态竞争特性。结果表明,内流流速和密度的增加均会放大弹性管的顺流向平均偏移,但内流的参与通常并不能有效改变其主振模态。此外,在弹性管的振幅波峰位置处通常表现为高阶主频响应,其振动轨迹具有明显的“8”字形特征;而弹性管振幅波谷位置处一般显现为低阶次频响应,多模态竞争现象显著,其振动轨迹相对混乱。 展开更多
关键词 涡激振动 流-固-流耦合 位置-频率-能量(PFE) 空间多模态竞争
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船舶有航速时三维时域格林函数计算方法研究 被引量：1
10
作者 鲁江 张楠 +1 位作者 张新曙 顾民 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期20-35,共16页
船舶工业CAE软件势流求解器的开发对势流计算方法的可靠性提出要求,本文针对船舶有航速时深水三维时域格林函数计算方法开展研究。首先引入三维时域自由面格林函数,其瞬时项的求解采用Hess&Smith方法,自由面记忆项的求解采用美国密... 船舶工业CAE软件势流求解器的开发对势流计算方法的可靠性提出要求,本文针对船舶有航速时深水三维时域格林函数计算方法开展研究。首先引入三维时域自由面格林函数,其瞬时项的求解采用Hess&Smith方法,自由面记忆项的求解采用美国密歇根大学Beck团队的方法。其次,分区域推导出三维时域自由面格林函数记忆项及其导数的编程所用的数学展开表达式。然后,采用间接法模型求解分布源强和速度势,并采用压力直接积分法求出时域辐射力。最后,针对Wigley I船型开展了辐射力计算,并与公开的试验及计算结果进行对比,验证本文方法的可靠性。 展开更多
关键词 三维时域格林函数 辐射力 船舶CAE自主软件
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水下连续发射弹体干扰特性及发射时序优化 被引量：1
11
作者 刘方 肖金石 +2 位作者 韦建明 张志洋 王聪 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期197-205,共9页
随着对饱和攻击需求的提高,潜艇连续发射过程的发射时序协调控制研究变得迫切而紧要。考虑到弹体间的流体动力干扰是影响安全发射的主要因素,基于重叠网格多自由度仿真技术,针对连续发射的水下弹体开展姿态弹道干扰特性研究。通过分析... 随着对饱和攻击需求的提高,潜艇连续发射过程的发射时序协调控制研究变得迫切而紧要。考虑到弹体间的流体动力干扰是影响安全发射的主要因素,基于重叠网格多自由度仿真技术,针对连续发射的水下弹体开展姿态弹道干扰特性研究。通过分析流场结构发现,以一定攻角发射的弹体形成的发卡形尾涡是造成后续弹体姿态弹道差异的主要原因。根据不同艇速、时间间隔和空间间隔下弹体间的干扰特性建立干扰评价模型。在保证干扰不影响后续弹体的前提下,以最短发射时长为目标,以综合评价函数为约束,基于改进的贪心算法对大筒多弹式布局的水下弹体开展发射时序优化研究,并采用均匀抽样方法验证优化结果准确性。研究结果表明:相对于均匀抽样方法,改进的贪心算法具有相当的计算准确度和更高的计算效率。 展开更多
关键词 水下弹体 连续发射 姿态干扰评价 发射时序
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开孔促淤板周围悬沙浓度分布特征数值分析
12
作者 石力 卢盛雄 +1 位作者 程永舟 范甜甜 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第1期54-60,共7页
开孔促淤板作为保护岸滩的有效结构,一直被用于保滩护岸、河流海岸生态修复等工程。由于开孔促淤板的存在,使得其周围水流流态变得较为复杂,水流阻力增大,开孔促淤板周围的水流流态会直接影响板周悬沙的运动和输移。基于Mixture两相流模... 开孔促淤板作为保护岸滩的有效结构,一直被用于保滩护岸、河流海岸生态修复等工程。由于开孔促淤板的存在,使得其周围水流流态变得较为复杂,水流阻力增大,开孔促淤板周围的水流流态会直接影响板周悬沙的运动和输移。基于Mixture两相流模型,对不同开孔率的促淤板周围的流场特性以及悬沙浓度分布特征进行了数值模拟研究。结果表明:开孔促淤板后槽底近壁区(距底高度dH/15)区域,开孔处板后断面相对悬沙浓度值较板前大,格栅处的板后断面相对悬沙浓度较开孔处的板后断面相对较大。当来流流速一定时,开孔促淤板的开孔率越大,板周的相对悬沙浓度越低,开孔促淤板的促淤效果也越不理想;当开孔率为20%时,开孔促淤板的促淤效果显著。 展开更多
关键词 开孔促淤板 数值模拟 流场分布 相对悬沙浓度分布
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竖井式贯流泵进出水流道优化CFD仿真计算 被引量：3
13
作者 刘艺平 袁素勤 +1 位作者 卫仁娟 刘团结 《四川水利》 2024年第1期13-19,31,共8页
结合引江济淮工程(河南段)赵楼竖井式贯流泵站进水流道、出水流道优化,应用CFD(计算流体动力学)技术对赵楼泵站进、出水流道,叶轮,以及导叶内的流动进行三维紊流数值模拟,确定了综合考虑泵段性能、超声波流量计安装要求和土建投资的进... 结合引江济淮工程(河南段)赵楼竖井式贯流泵站进水流道、出水流道优化,应用CFD(计算流体动力学)技术对赵楼泵站进、出水流道,叶轮,以及导叶内的流动进行三维紊流数值模拟,确定了综合考虑泵段性能、超声波流量计安装要求和土建投资的进出水流道优化方案。研究结果表明:进水流道竖井头部和尾部的收缩曲线影响流线流速分布;减小进水流道竖井总长度,同时,竖井头部形状为渐变收缩、尾部形状为圆弧的进水流道方案总体水力性能较好。直管式出水流道的断面面积及断面平均流速变化均匀,并且水力损失较小。研究结果可为大中型竖井式泵站的进、出水流道优化提供理论参考。 展开更多
关键词 进水流道 出水流道 竖井贯流泵装置 数值模拟 优化设计 计算流体动力学
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自适应双稳态浮子式波浪能发电装置在不规则波中的能量捕获性能研究
14
作者 李扬 张显涛 肖龙飞 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期689-696,共8页
传统双稳态波能装置已被证实在规则波中可以通过添加“自适应”特性,来解决由阱内振荡引起的低能量吸收问题。本文以自适应双稳态浮子式波浪能发电装置为研究对象,探讨装置在不规则波中的能量捕获性能情况。通过四阶龙格库塔法数值求解... 传统双稳态波能装置已被证实在规则波中可以通过添加“自适应”特性,来解决由阱内振荡引起的低能量吸收问题。本文以自适应双稳态浮子式波浪能发电装置为研究对象,探讨装置在不规则波中的能量捕获性能情况。通过四阶龙格库塔法数值求解装置的运动控制方程,探究在不同装置参数下,自适应双稳态浮子式波浪能发电装置和传统双稳态浮子式波浪能发电装置以及线性浮子式波浪能发电装置的能量捕获性能表现。结果表明,选取适当的装置参数可以使自适应双稳态浮子式波浪能发电装置显著提升能量捕获性能,而且与线性和常规双稳装置相比,更适应于实际海况中波浪能量捕获。 展开更多
关键词 波浪能 自适应双稳态 能量捕获性能
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黑龙江结雅河口段流量对河道水动力特征的影响
15
作者 石瑞花 房巍 张志崇 《水电能源科学》 北大核心 2024年第9期56-59,共4页
黑龙江结雅河口段属于弯曲分汊型河段,水流条件复杂,且属于中俄界河,河势变化关乎国界线的稳定。为探明不同流量对河道水动力特征的影响,采用原位观测法对结雅河汇流比、汊道分流比、水动力轴线、深泓线水位、最大垂向平均流速随流量的... 黑龙江结雅河口段属于弯曲分汊型河段,水流条件复杂,且属于中俄界河,河势变化关乎国界线的稳定。为探明不同流量对河道水动力特征的影响,采用原位观测法对结雅河汇流比、汊道分流比、水动力轴线、深泓线水位、最大垂向平均流速随流量的变化特征开展研究。结果表明,结雅河的汇流比一般不低于0.3,汇流量对黑龙江干流径流量影响很大;分汊河段,河道流量越小,主槽分流比越大,且不低于0.5;流量越大,主流越偏向于凹岸;卡伦山站流量越大,结雅河口以上河道的水位和流速受到的顶托作用越明显。 展开更多
关键词 黑龙江 结雅河 汇流比 分流比 水动力轴线 垂向平均流速 深泓线水位
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国内外不同GPU用于洪水模拟时加速性能对比分析
16
作者 张大伟 冯新政 +3 位作者 林文青 毕吴瑕 王玮琦 王帆 《中国水利水电科学研究院学报（中英文）》 北大核心 2024年第5期530-538,共9页
由于GPU硬件技术快速发展,同时具有性价比高,可方便实现高密度并行的优点,其已成为当下实现二维洪水高性能加速模拟的主要手段。鉴于国外先进GPU芯片进口遇阻的现状,及时开展基于国产GPU的二维洪水动力学模型的计算性能研究工作是非常... 由于GPU硬件技术快速发展,同时具有性价比高,可方便实现高密度并行的优点,其已成为当下实现二维洪水高性能加速模拟的主要手段。鉴于国外先进GPU芯片进口遇阻的现状,及时开展基于国产GPU的二维洪水动力学模型的计算性能研究工作是非常必要的。对已有的与国外NVIDIA公司GPU硬件适配的二维洪水动力学模型代码进行改造,使其能够适配国产的GPU,同时选取了NVIDIA公司的两款GPU(P100和V100)和一款国产GPU(Z100)进行了性能测试。选取三个典型洪水案例进行三款GPU性能的对比分析,结果表明:(1)国产GPU(Z100)可实现二维洪水动力学模型的高性能加速计算,其计算性能与NVIDIA公司的P100性能整体相当,但是计算性能弱于V100;(2)随着计算网格数的增大,国产Z100相较于P100表现出更优越的加速性能;(3)随着GPU数量增加,单节点条件下国产GPU的加速比略低于NVIDIA的两款产品。研究成果可为洪水动力学模型的国产化环境移植提供参考。 展开更多
关键词 GPU 洪水模拟 国产化 高性能计算 对比分析
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矢量泵喷推进潜航器回转性能研究
17
作者 韩伟 邓倪 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期45-54,共10页
泵喷推进器已经逐渐成为现代潜航器的首选,矢量推进器也在航空航天领域得到了广泛的应用。为了解决传统依赖船舵控制在低航速下控制效率低的问题以及提高潜航器回转性能,矢量推进器在潜航器上的应用已逐步成为国内外关注的热点。本文考... 泵喷推进器已经逐渐成为现代潜航器的首选,矢量推进器也在航空航天领域得到了广泛的应用。为了解决传统依赖船舵控制在低航速下控制效率低的问题以及提高潜航器回转性能,矢量推进器在潜航器上的应用已逐步成为国内外关注的热点。本文考虑大舵角(喷管偏角)下潜航器各参数非线性的影响,建立潜航器水平面操纵运动的非线性模型。通过仿真研究分析船-舵-推进器、船-矢量推进器和船-舵-矢量推进器三种不同的控制方法下潜航器在低航速、控制泵喷推进器转速、控制潜航器轴向航速三种不同条件下作水平面回转运动时的回转性能,结果表明矢量泵喷推进器可以有效改进潜航器的回转性能。 展开更多
关键词 潜航器 泵喷推进 矢量推进器 操纵
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泵站进水系统三维水动力特性数值模拟研究
18
作者 南江江 朱斌 《灌溉排水学报》 CAS CSCD 2024年第5期38-44,共7页
【目的】研究泵站进水系统结构对水泵进水流场的影响。【方法】基于Fluent平台,假定水流为不可压缩湍流流体,在满足连续方程和动量方程的基础上,引入RNGk-ε紊流模型,对改造前后泵站进水系统进行了数值模拟,采用适于稳态流场的收敛速度... 【目的】研究泵站进水系统结构对水泵进水流场的影响。【方法】基于Fluent平台,假定水流为不可压缩湍流流体,在满足连续方程和动量方程的基础上,引入RNGk-ε紊流模型,对改造前后泵站进水系统进行了数值模拟,采用适于稳态流场的收敛速度更快的SIMPLEC算法,利用有限体积法进行空间离散求解,分析了不同断面的流场流速、流速旋角及流线分布,对比分析了改造前后泵站进水系统的水动力指标。【结果】改造方案各水动力指标均小于改造前方案,进水池流速标准差减小了6%~64%,进水管进口流速标准差降低了41%~96%,平均流速旋角减小了60%~73%,流速旋角标准差降低了59%~72%,水流流态分布趋向均匀,水泵进水条件明显改善。【结论】改造后泵站进水系统流速分布较均匀,流态趋于平稳,对减轻泵站机组汽蚀破坏有重要意义。 展开更多
关键词 泵站 进水系统 数值模拟 流场分析 流态改善
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基于多GPU数值框架的流域地表径流过程数值模拟 被引量：1
19
作者 冯新政 张大伟 +1 位作者 徐海卿 鞠琴 《南水北调与水利科技（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期48-55,共8页
与传统概念性水文模型相比,二维水动力模型可提供更丰富的流域地表水力要素信息,但是计算耗时太长的问题限制其推广应用,提升二维水动力模型的计算效率成为当前数字孪生流域建设工作中的关键技术难题之一。采用基于Godunov格式的有限体... 与传统概念性水文模型相比,二维水动力模型可提供更丰富的流域地表水力要素信息,但是计算耗时太长的问题限制其推广应用,提升二维水动力模型的计算效率成为当前数字孪生流域建设工作中的关键技术难题之一。采用基于Godunov格式的有限体积法离散完整二维浅水方程组建立模型,通过消息传递接口(message passing interface,MPI)与统一计算设备架构(compute unified device architecture,CUDA)相结合的技术实现了基于多图形处理器(graphics processing unit,GPU)的高性能加速计算,采用理想算例和真实流域算例验证模型具有较好的数值计算精度,其中,理想算例中洪峰的相对误差为0.011%,真实流域算例中洪峰的相对误差为2.98%。选取宝盖寺流域为研究对象,分析不同单元分辨率下模型的加速效果,结果表明:在5、2、1 m分辨率下,使用8张GPU卡计算获得的加速比分别为1.58、3.92、5.77,单元分辨率越高,即单元数越多,多GPU卡的加速效果越明显。基于多GPU的水动力模型加速潜力巨大,可为数字孪生流域建设提供有力技术支撑。 展开更多
关键词 水动力模型 地表径流 多GPU Godunov格式 加速比
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自然河道断面水动力模拟的黎曼求解器改进 被引量：1
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作者 位昊昆 高希超 +1 位作者 冯杰 杨志勇 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2024年第9期26-37,共12页
【目的】自然河道具有断面复杂、流态多变等特点,影响了水动力模拟的收敛性、稳定性,在已有研究基础上,改进复杂断面的黎曼求解器以解决低水位时断面不连续造成的数值不稳定问题,对提升自然河道一维水动力模拟的适用性具有重要意义。【... 【目的】自然河道具有断面复杂、流态多变等特点,影响了水动力模拟的收敛性、稳定性,在已有研究基础上,改进复杂断面的黎曼求解器以解决低水位时断面不连续造成的数值不稳定问题,对提升自然河道一维水动力模拟的适用性具有重要意义。【方法】对低水位时存在“锥形凹陷”形态特征的复杂自然河道断面,传统不规则断面HLL黎曼求解器模拟时,会在河道干湿界面处出现通量演进受阻问题,针对上述问题,在河道干湿界面处直接采用界面流量值代替传统不规则断面HLL黎曼求解器计算的通量,改进传统黎曼求解器,使其能够适用于存在“锥形凹陷”形态特征的复杂自然断面河道干湿界面模拟,基于改进后的黎曼求解器构建不规则河道断面一维水动力模型,并采用五个通用算例对该方法在不同条件下的适用性进行了验证。【结果】结果显示:在一维溃坝算例中,对存在“锥形凹陷”特征的复杂河道断面,采用传统不规则断面HLL黎曼求解器模拟时,在河道干湿界面处出现了数值失稳和通量演进受阻问题,应用改进后的HLL求解器可以有效解决上述问题,数值解与理论解的相关系数高于0.99,结果准确可靠;在三角形挡水建筑物溃坝试验中,模型对4个测站的洪水到达时间和洪水过程的模拟结果与实测数据吻合,相关系数都在0.95以上;在一维过驼峰恒定流算例和急缓流交替模拟的陡坡河道水面线计算中,模型与传统模型表现相当,都能正确地预测不同河道断面形状下水跃位置和水跃前水深的变化;在长江口澄通河段潮位模拟算例中,模型预测的4个观测站点的潮位模拟数据与实测数据相关系数都在0.99以上,均方根误差都在0.08以内。【结论】结果表明:改进后的黎曼求解器可有效解决自然河道存在“锥形凹陷”形态特征导致水动力模型在干湿交界处通量演进受阻问题,构建的不规则河道断面一维水动力模型能够准确模拟复杂地形下的洪水波过程和潮位的相互作用。 展开更多
关键词 一维水动力模型 有限体积法 不规则河道断面 干湿界面 径流 数值模拟 水力特性 洪水预报
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