
船闸水动力学数值模拟与工程应用研究PDF电子书下载
交通运输
- 作 者:杨忠超,陈明着
- 出 版 社:北京:科学出版社
- 出版年份:2015
- ISBN:9787030435521
- 页数:222 页
图书介绍:本书基于RNG双方程紊流模型,介绍了编者近十年来关于船闸水动力学数值模拟与工程应用的研究成果,包括:(1)以乌江银盘船闸输水系统充水阀门段为研究对象,进行了船闸阀门三维水动力特性和体型优化研究;(2)以广东北江濛里船闸为依托,研究了带格栅消能室的环绕短廊道输水系统的三维非恒定水力特性,并提出了适用于船闸输水系统水力设计中重要的水力指标;(3)以广东北江濛里船闸为依托,研究了格栅消能室的消能特性。以西江贵港船闸为依托,研究了单明沟、双明沟和三明沟的消能特性。以银盘船闸为依托,对比研究了明沟和盖板的消能特性;(4)以广东北江濛里船闸为依托,基于“船舶—水流”耦合动力响应,开发研究了一套闸室船舶系缆力数值模拟的并行计算程序;(5)以西江贵港船闸为依托,研究了船闸引航道水动力特性。研究成果不仅为实际工程提供了可靠的技术支撑,也可为通航枢纽水动力学的教学和研究奠定坚实的基础。 查看图书目录点击购买PDF全本电子书 上一篇:城市道路交通流非均衡运行特征及时空资源协同控制方法下一篇:城市轨道交通运输基础实践教程 《船闸水动力学数值模拟与工程应用研究》目录 标签:船闸 力学 数值 应用 工程
第1章 绪论1
1.1 船闸水动力学研究的主要内容1
1.2 研究现状1
1.2.1 阀门水动力学1
1.2.2 输水系统水动力学2
1.2.3 消能工水动力学3
1.2.4 闸室船舶系缆力3
1.2.5 引航道水动力学4
1.3 本书内容5
第2章 船闸水动力学三维数值模拟的理论基础及方法6
2.1 紊流基本控制方程6
2.2 紊流模型6
2.2.1 直接数值模拟6
2.2.2 雷诺时均法7
2.2.3 大涡模拟10
2.3 方程离散10
2.3.1 二维情况11
2.3.2 三维情况14
2.4 压力修正算法14
2.5 边界条件15
2.5.1 进出口边界条件15
2.5.2 近壁处理15
2.6 自由水面的VOF法模拟17
2.7 动网格技术18
2.7.1 弹簧光顺法18
2.7.2 局部网格重构法19
2.8 CFD软件应用20
2.8.1 GAMBIT20
2.8.2 FLUENT20
2.8.3 TECPLOT21
2.8.4 CFD软件在船闸水动力学中的应用21
2.9 小结22
第3章 船闸阀门水动力特性数值模拟23
3.1 概述23
3.2 几何模型23
3.3 计算工况24
3.4 网格剖分及边界条件25
3.4.1 网格剖分25
3.4.2 边界条件26
3.5 流量时空演化26
3.6 流态及流速时空演化28
3.7 压力时空演化61
3.7.1 平面阀门方案61
3.7.2 设计方案67
3.7.3 门型比较74
3.7.4 优化方案74
3.8 紊流动能k、紊流动能耗散率ε分布86
3.9 小结90
第4章 船闸整体输水系统水动力特性数值模拟91
4.1 概述91
4.2 几何模型91
4.3 网格剖分及边界条件93
4.4 模型验证93
4.4.1 水位、流量验证93
4.4.2 流速验证94
4.4.3 闸室水体紊动特性验证97
4.5 闸室水力特性97
4.5.1 闸室断面流线、流场分布98
4.5.2 闸室自由水面紊动情况104
4.5.3 格栅孔出流流量分布107
4.6 小结108
第5章 船闸消能工消能特性数值模拟109
5.1 概述109
5.2 格栅消能109
5.2.1 消能效果109
5.2.2 消能水流结构和机理111
5.3 明沟消能116
5.3.1 几何模型116
5.3.2 模型验证116
5.3.3 计算工况118
5.3.4 成果分析118
5.4 明沟与盖板消能比较127
5.4.1 几何模型127
5.4.2 模型验证128
5.4.3 流速分布131
5.4.4 流态比较141
5.4.5 流速比较141
5.5 小结142
第6章 闸室船舶系缆力数值模拟143
6.1 概述143
6.2 计算条件143
6.2.1 船体参数143
6.2.2 船舶约束边界143
6.3 计算原理145
6.3.1 船舶纵向和横向受力方程145
6.3.2 船舶运动方程146
6.4 “船舶—水流”耦合作用并行计算程序147
6.4.1 并行原理及并行结构147
6.4.2 程序设计与调试148
6.5 数值方法与验证149
6.5.1 数值方法149
6.5.2 船舶位移及系缆力验证152
6.5.3 数值模拟结果分析154
6.6 小结159
第7章 船闸引航道水动力数值模拟160
7.1 概述160
7.2 引航道数学模型的建立160
7.2.1 二维水流数学模型160
7.2.2 几何模型及网格剖分163
7.2.3 数模验证165
7.3 计算工况及通航安全指标167
7.3.1 双线船闸运行方式167
7.3.2 特征水位组合167
7.3.3 计算工况与水位组合168
7.3.4 通航安全指标168
7.3.5 测点布置168
7.4 上引航道非恒定流计算成果分析169
7.4.1 双线船闸同时运行169
7.4.2 一线船闸单独运行173
7.4.3 二线船闸单独运行176
7.4.4 一线船闸先开,二线船闸后开179
7.4.5 二线船闸先开,一线船闸后开183
7.5 下引航道非恒定流计算成果分析186
7.5.1 双线船闸同时运行186
7.5.2 一线船闸单独运行190
7.5.3 二线船闸单独运行193
7.5.4 二线船闸先开,一线船闸后开196
7.6 船闸灌、泄水对上、下引航道通航条件的影响分析199
7.6.1 船闸灌水对上引航道通航条件的影响199
7.6.2 船闸泄水对下引航道通航条件的影响202
7.7 小结204
参考文献205
彩色图版209
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摘要:本文以“船闸水动力学数值模拟与工程应用研究.pdf电子书版文档下载”为研究对象,从船闸水动力学数值模拟方法、模拟结果分析、工程应用及发展趋势四个方面进行了详细阐述,旨在为船闸水动力学研究提供理论依据和实践指导。
1、船闸水动力学数值模拟方法
船闸水动力学数值模拟是研究船闸运行过程中水流动力特性的重要手段。本文首先介绍了船闸水动力学数值模拟的基本原理和方法,包括流体力学基本方程、边界条件设置、数值离散方法等。在此基础上,详细分析了不同数值模拟方法的优缺点,为船闸水动力学数值模拟提供了理论依据。
船闸水动力学数值模拟方法主要包括有限差分法、有限元法、有限体积法等。有限差分法适用于简单几何形状的船闸,有限元法适用于复杂几何形状的船闸,有限体积法适用于大范围、复杂流场的船闸。在实际应用中,应根据船闸的具体情况选择合适的数值模拟方法。
此外,本文还介绍了船闸水动力学数值模拟中的关键技术,如湍流模型选择、网格划分、边界条件设置等。这些关键技术的合理选择和设置,对于提高船闸水动力学数值模拟的精度和可靠性具有重要意义。
2、模拟结果分析
船闸水动力学数值模拟结果分析是研究船闸运行过程中水流动力特性的关键环节。本文从船闸上下游水位差、流速分布、压力分布、船闸空化等方面对模拟结果进行了详细分析。
通过对模拟结果的对比分析,揭示了船闸运行过程中水流动力特性的变化规律,为船闸优化设计和运行提供了理论依据。例如,通过分析船闸上下游水位差,可以评估船闸的通航能力;通过分析流速分布,可以优化船闸的流道设计;通过分析压力分布,可以评估船闸的稳定性;通过分析船闸空化情况,可以优化船闸的空化控制措施。
此外,本文还分析了模拟结果在不同船闸工程中的应用,为实际工程提供了有益的参考。
3、工程应用
船闸水动力学数值模拟在工程中的应用具有重要意义。本文以“船闸水动力学数值模拟与工程应用研究.pdf电子书版文档下载”为例,详细介绍了船闸水动力学数值模拟在工程中的应用。
首先,本文介绍了船闸水动力学数值模拟在船闸设计阶段的应用,如船闸流道设计、船闸结构设计等。通过数值模拟,可以优化船闸设计,提高船闸的通航能力和运行效率。
其次,本文介绍了船闸水动力学数值模拟在船闸施工阶段的应用,如船闸施工过程中的水流动力特性分析、船闸施工过程中的安全评估等。通过数值模拟,可以确保船闸施工过程中的安全性和可靠性。
最后,本文介绍了船闸水动力学数值模拟在船闸运行阶段的应用,如船闸运行过程中的水流动力特性监测、船闸运行过程中的故障诊断等。通过数值模拟,可以实时监测船闸运行状态,提高船闸的运行效率和安全性。
4、发展趋势
随着计算机技术和数值模拟方法的不断发展,船闸水动力学数值模拟在工程中的应用将越来越广泛。本文从以下几个方面展望了船闸水动力学数值模拟的发展趋势。
首先,船闸水动力学数值模拟将朝着更高精度、更高效率的方向发展。随着计算能力的提升,数值模拟方法将更加精确,模拟结果将更加可靠。
其次,船闸水动力学数值模拟将与其他学科相结合,如船舶动力学、结构力学等,形成跨学科的研究体系。
最后,船闸水动力学数值模拟将更加注重实际工程应用,为船闸工程提供更加全面、系统的解决方案。
总结:
本文通过对“船闸水动力学数值模拟与工程应用研究.pdf电子书版文档下载”的详细阐述,从船闸水动力学数值模拟方法、模拟结果分析、工程应用及发展趋势四个方面进行了深入研究。研究表明,船闸水动力学数值模拟在船闸工程中具有广泛的应用前景,为船闸工程提供了理论依据和实践指导。
本文的研究成果对于提高船闸工程的设计水平、施工质量和运行效率具有重要意义。
本文由nayona.cn整理
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