中文名 | 極端條件下復(fù)合式海堤越浪過程的水動(dòng)力學(xué)特性研究 | 項(xiàng)目類別 | 面上項(xiàng)目 |
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項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 | 劉樺 | 依托單位 | 上海交通大學(xué) |
海堤越浪往往伴隨著自由表面大變形、破碎、飛濺和越堤流動(dòng)等復(fù)雜流動(dòng)現(xiàn)象,是導(dǎo)致海堤失效的主要?jiǎng)恿σ蛩?。本?xiàng)目采用理論分析、數(shù)值模擬與物理模型實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法對(duì)典型海堤的越浪過程流體動(dòng)力特征進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究。主要?jiǎng)?chuàng)新性研究成果有:在大型波浪水槽中實(shí)現(xiàn)了海堤越浪過程越堤流的PIV測量,獲得了孤立波作用下越堤流流場特征;在國際上率先提出了基于解析松弛方法和流函數(shù)波理論的大波高規(guī)則波的數(shù)值造波技術(shù),成功消除造波邊界的二次反射,建立了適合海堤斷面越浪過程模擬的基于水氣兩相流動(dòng)模型的數(shù)值波浪水槽;通過數(shù)值模擬與物理實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步完善并確認(rèn)斜坡堤越浪過程中越堤流的水動(dòng)力學(xué)特征,認(rèn)為越堤流在堤頂流動(dòng)時(shí)其最大厚度沿程按指數(shù)規(guī)律減小,而最大速度流則先減小后增大,并進(jìn)一步給出了堤頂最大流速與越浪量之間的關(guān)系;以復(fù)合式海堤為對(duì)象,進(jìn)行了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)測量和數(shù)值模擬,揭示復(fù)合式海堤在典型高潮位和風(fēng)浪作用下越浪量和越堤流動(dòng)特征的變化規(guī)律。此外,本項(xiàng)目研究并發(fā)展了大變形自由表面流動(dòng)與破碎波的兩相SPH數(shù)值模型,并可進(jìn)一步應(yīng)用于設(shè)有護(hù)面塊體的海堤越浪過程。在本項(xiàng)目執(zhí)行過程中,密切結(jié)合上海地區(qū)重要海堤達(dá)標(biāo)工程和新海堤建設(shè),應(yīng)用建立的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)測量方法對(duì)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)作用下海堤越浪量的預(yù)測及其控制策略開展了研究,為上?;瘜W(xué)工業(yè)區(qū)海堤等重點(diǎn)工程建設(shè)提供了技術(shù)支撐。 2100433B
海堤越浪往往伴隨著自由表面大變形、破碎、飛濺和越堤流動(dòng)等復(fù)雜流動(dòng)現(xiàn)象,是導(dǎo)致海堤失效的主要?jiǎng)恿σ蛩亍1卷?xiàng)目以大潮和風(fēng)浪作用下復(fù)合式海堤的越浪流動(dòng)作為研究對(duì)象,發(fā)展基于高速PIV的海堤越浪流動(dòng)結(jié)構(gòu)的精細(xì)測量方法,獲得海堤越浪波浪水槽實(shí)驗(yàn)的瞬時(shí)流場信息,建立越浪流態(tài)的基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫,給出越浪流流速分布特征。完善可消除二次反射的數(shù)值波浪水槽,實(shí)現(xiàn)可精確刻畫護(hù)面塊體形狀和擺放方式的海堤越浪數(shù)值模擬方法。以復(fù)合式海堤為對(duì)象,進(jìn)行系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)測量和數(shù)值模擬,揭示復(fù)合式海堤在典型高潮位和風(fēng)浪作用下的越浪流動(dòng)結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律,建立越浪流基本參數(shù)的工程計(jì)算公式。本項(xiàng)目的研究成果不僅對(duì)波浪與海岸結(jié)構(gòu)物的相互作用研究具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值,而且可應(yīng)用于極端高潮位和超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)作用下海堤的安全性評(píng)估。
因?yàn)橹亓κ遣蛔兊?,彈力是與位移X有關(guān),當(dāng)這兩個(gè)力同時(shí)取微分后,重力的微分為零,導(dǎo)致公式中就沒有重力了。能量對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)是能量隨時(shí)間的變化,能量對(duì)距離的導(dǎo)數(shù)是能量隨距離的變化??梢杂媚芰糠ê团nD二定律。...
研究水和其他液體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其與邊界相互作用的學(xué)科。又稱液體動(dòng)力學(xué)。液體動(dòng)力學(xué)和氣體動(dòng)力學(xué)組成流體動(dòng)力學(xué)。液體動(dòng)力學(xué)的主要研究內(nèi)容如下:①理想液體運(yùn)動(dòng)??珊雎哉承缘囊后w稱為理想液體,邊界層外的液體可視...
飛行動(dòng)力學(xué)(AIRCRAFT DYNAMICS ) 是研究飛行器在空中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及總體性能的科學(xué)。所有穿過流體介質(zhì)或者是真空的運(yùn)動(dòng)體,統(tǒng)稱為飛行器。主要包括航天器、航空器、彈箭、水下兵器等。研究彈...
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通過數(shù)學(xué)物理模型的建立,采用數(shù)值計(jì)算法,計(jì)算了真空煉鋼條件下,通過產(chǎn)生的CO氣泡脫氮的動(dòng)力學(xué)規(guī)律,找出了不同深度產(chǎn)生的CO氣泡脫氮的不平衡參數(shù)和脫氮數(shù)量與熔池深度的關(guān)系。
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從遼寧錦州擬建地下儲(chǔ)庫工程現(xiàn)場鉆取典型花崗巖巖芯,進(jìn)行不同凍結(jié)溫度(-10℃~-50℃)和不同含水狀態(tài)(干燥和飽和)的單軸及三軸壓縮試驗(yàn),分析巖石的變形破壞規(guī)律、干燥和飽和狀態(tài)抗壓強(qiáng)度以及三軸剪切強(qiáng)度參數(shù)c,?值隨溫度的變化關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果表明:(1)無論干燥還是飽和試樣,微風(fēng)化花崗巖單軸及三軸抗壓強(qiáng)度隨著低溫溫度的降低而提高,但呈現(xiàn)非線性增加的趨勢,得到花崗巖抗壓強(qiáng)度隨低溫溫度變化的非線性關(guān)系擬合式,并認(rèn)為微風(fēng)化花崗巖存在一個(gè)抗壓強(qiáng)度趨于穩(wěn)定的溫度界限值,此值約為-40℃;(2)微風(fēng)化花崗巖在干燥和飽和條件下,黏聚力c值隨溫度的降低而增大,在干燥條件下尤為明顯。干燥條件下,微風(fēng)化花崗巖內(nèi)摩擦角隨低溫溫度降低變化較小,摩擦角基本保持在57°左右,飽和條件下,微風(fēng)化花崗巖內(nèi)摩擦角隨溫度降低而增加,由-10℃~-50℃增長幅度約為3.43%。該研究成果可為液化天然氣(LNG)的低溫地下存儲(chǔ)提供一定的力學(xué)參數(shù)依據(jù)。
通過對(duì)聚合鋁PAC混凝過程宏觀動(dòng)力學(xué)反應(yīng)條件及微觀絮凝體形態(tài)變化的研究,建立PAC化學(xué)特性、高效反應(yīng)器物理特性、絮凝體物理化學(xué)形態(tài)、以及水質(zhì)特點(diǎn)之間的相互協(xié)同關(guān)系與規(guī)律,確定PAC的混凝作用過程與特性,進(jìn)而探索其混凝機(jī)理,尋求與PAC適配的適合于絮凝體生長的動(dòng)力學(xué)反應(yīng)條件,這對(duì)混凝理論和技術(shù)的完善和提高都具有重要的理論和實(shí)際意義。.
前言
第1章引言
第2章海堤溢流、越浪與波浪溢流研究
第3章波浪溢流大型水槽試驗(yàn)
第4章侵蝕函數(shù)測定試驗(yàn)
第5章波浪溢流的特征水力學(xué)參數(shù)
第6章波浪溢流水力學(xué)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化分析
第7章海堤內(nèi)坡護(hù)坡侵蝕分析與海堤侵蝕概念模型
參考文獻(xiàn)
越浪式波能發(fā)電裝置外形及尺寸示意如圖1所示。該裝置由斜坡式引浪而、蓄水池及出水管三部分組成,入射波在傳播過程中遇到引浪而的阻擋,沿引浪而爬升并越入蓄水池內(nèi),蓄水池將不穩(wěn)定的波浪能儲(chǔ)存為穩(wěn)定的勢能,此為能量的一次轉(zhuǎn)化過程;在內(nèi)外水頭差的作用下,蓄水池內(nèi)的水流沿出水管流動(dòng),帶動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)工作產(chǎn)生電能,此為能量的二次轉(zhuǎn)換過程。
重點(diǎn)考察一次轉(zhuǎn)能過程中的越浪性能,故數(shù)值計(jì)算中,建立出水管封閉的OWEC模型進(jìn)行越浪性能的對(duì)比分析。數(shù)值波浪水槽長200 m,左側(cè)為造波邊界,右側(cè)為消波的開邊界。影響越浪性能的參數(shù)有入射波高H、入射波周期T、干舷高度從、淹沒深度H。及引浪而的斜率S。前期的研究結(jié)果表明:當(dāng)入射波高H= 1 m時(shí),波浪難以越過引浪而進(jìn)入蓄水池,研究中取入射波高H = 2 m,引浪而坡度S=1:20.OWEC越浪性能同時(shí)受入射波周期的影響,入射波周期選取工程中常見的T=45、65進(jìn)行研究,并考察干舷高度及淹沒深度對(duì)裝置越浪性能的影響。