刘晓建
- 作品数：7 被引量：32H指数：3
- 供职机构：长沙理工大学水利工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室开放课题基金交通部应用基础研究项目更多>>
- 相关领域：水利工程交通运输工程医药卫生更多>>
- 斜向波浪作用下海底管线周围水动力特性数值研究被引量：2
- 2016年
- 管线周围的水动力因素是管线冲刷的主要原因之一。基于OpenFOAM开源程序,结合改进后的速度入口造波法,建立三维波浪数值水槽,耦合分离涡紊流模拟方法,对管线周围水动力特性进行研究。分析了波浪入射角为30°、45°、60°和90°和KC数为5、8和11的波浪作用下,管线周围的流场结构进行分析,探讨入射角和KC数对管线周围水流结构的影响规律。结果表明:波浪作用下,入射角和KC数对管线周围水流结构具有较明显的影响。且随入射角增大,管上表面水流分离现象明显,管后正负涡量相邻分布的特征减弱;随KC数增大,管线附近涡量分布范围增大,正负涡量逐渐分离。
- 常留红蒋昌波程永舟刘晓建
- 关键词：海底管线水动力特性入射角
- 基于Navier-Stokes方程珊瑚岛礁附近孤立波传播变形数值模拟被引量：12
- 2018年
- 为了分析珊瑚岛礁附近的孤立波的传播变形特征,本文基于Navier-Stokes方程利用Open FOAM开源程序包建立三维波浪数值水槽,数值模型采用大涡模拟法(LES)模拟湍流和修正的流体体积法(VOF)捕捉自由液面,并通过文献中的实验数据进行了模型验证。相较于传统的沿水深积分的Boussinesq模型,该模型可以更为准确地模拟水平流速的垂向分布,并且对波浪破碎和干湿交界线的模拟不需要人为的干预。研究发现所采用的模型能够合理的模拟孤立波在珊瑚礁礁前斜坡上的浅化、礁缘附近的破碎以及破碎波在礁坪上的演化过程,并能适应礁前斜坡坡度和礁坪淹没水深的变化以及礁冠存在的情况。研究结果为进一步认识珊瑚礁对海啸灾害的防御作用提供参考。
- 姚宇何文润李宇刘晓建刘晓建
- 关键词：波浪破碎孤立波NAVIER-STOKES方程
- 孤立波作用下破碎区单圆柱附近流动特性数值研究被引量：8
- 2016年
- 为了合理分析孤立波作用下破碎区单圆柱附近的水流结构以及圆柱受力特性,该文利用OpenFOAM开源程序求解基于Navier-Stokes方程的三维数值模型,该模型采用S-A IDDES湍流模型,使用修正的VOF方法捕捉自由液面。研究发现,该数值模型能合理捕捉到孤立波与圆柱相互作用过程中复杂的液面形态变化;圆柱附近自由液面沿柱面呈三维分布,上爬过程的柱前雍高显著大于回落过程的柱后雍高;回落过程中柱前形成的尾涡在强度和范围上大于上爬过程中柱后形成的尾涡;圆柱表面的动水压强随水深的增长呈近似线性增长,最大值位于上爬过程中最大雍高时刻的迎浪点位置;圆柱所受的波浪力与柱面附近自由液面雍高历时相符,且上爬过程圆柱受到的波浪力明显大于回落过程。
- 蒋昌波刘晓建姚宇杜睿超
- 关键词：OPENFOAM流动特性破碎区圆柱
- 环抱式港区水体交换能力数值研究——以闸坡渔港为例被引量：4
- 2018年
- 环抱式港池的水体交换能力强弱对港池的水质有重要影响,水体交换通道是改善港池水质的有效措施。本研究以闸坡渔港防波堤改造工程为例,采用不规则三角网格和有限体积方法,在潮流数模研究成果的基础上,建立平面二维对流-扩散数学模型,开展闸坡渔港扩建前后水体交换能力数值模拟研究,评估工程前后港内水体半交换周期和水体交换率。研究结果表明,闸坡渔港的水体交换能力较强,工程前水体半交换时间为129 h,工程后闸坡渔港水体半交换时间为104 h。工程后洲仔峡防波堤被改为涵洞式桥梁,使渔港与外海形成了水体交换通道,增加了港池内外水体相互作用和水体交换量,相应的水体交换能力增强。而港池外的两个水产养殖区域由于与外海相连,水体交换能力较强,工程前后该区域水体交换能力变化不大。
- 黄宗伟邓斌蒋昌波蒋昌波
- 关键词：数值模拟
- 孤立波作用下四立柱结构附近水动力特性研究被引量：1
- 2020年
- 本文通过基于Navier-Stokes方程的三维数值模型模拟了孤立波与四立柱结构相互作用的水动力特征,考虑了不同入射波高和柱间间隙的影响,并通过物理实验对比验证了四柱结构附近的自由液面、流速和动水压强。随后运用该模型进一步分析了四立柱结构前后排圆柱上波浪的爬高、结构附近的流场和涡量、前后排圆柱表面的动水压强以及结构所受的总波浪力。研究结果表明:随着入射波高与静水深比值Hi/h的增加,前排圆柱相对最大爬高增大,后排圆柱的相对爬高变化不明显,四立柱结构相对总波浪力则减小;当圆心距与柱直径的比值S/D <2.4时,前排圆柱的相对最大爬高随S/D的增大而减小,而后排圆柱则随之增大,相对总波浪力亦随之减小,四立柱结构整体背浪面形成尾涡对,前后排圆柱迎浪面动水压强的分布存在显著差异;当S/D≥2.4时,前后排相对最大爬高趋于一致,相对总波浪力趋于常值,单个圆柱后的尾涡可以独立地发展,前后排圆柱动水压强沿水深的分布相似。同时,本文通过回归分析得出了相对波浪爬高和相对总波浪力随Hi/h与S/D变化的幂函数型经验关系式。
- 姚宇袁万成刘晓建蒋昌波
- 关键词：孤立波OPENFOAM水动力
- 环抱式港区建设工程对港内水文泥沙的影响——以闸坡渔港为例被引量：2
- 2017年
- 针对环抱式港区工程实施造成的港区水文泥沙变化问题,以广东省闸坡渔港为例,基于浅水波方程,建立了二维水动力数学模型。运用实测海洋水文观测资料,对数学模型的精度和可靠性进行了验证。结合潮流计算结果和港内实测泥沙资料,基于半理论半经验公式,对港域和航道泥沙回淤特性进行了分析,并给出一般条件下港池回淤强度分布。计算结果表明:将原有半封闭式港区改为港池与外海水体连通(如:闸坡渔港中洲仔峡防波堤改为涵洞式桥梁)后,涨潮期间港内水体与港外形成了一个顺时针循环区,而落潮期间港内水体分别经口门和洲仔峡桥2处向外海回流,增加了外海与港内水体的相互作用;工程后洲仔峡新建桥梁位置流速急剧变化,急涨、急落时刻的最大流速增量分别达到0.45和0.25m/s;工程后洲仔峡新建桥梁附近冲刷明显,最大冲刷强度达到0.2m/a,而北防波堤内侧淤积较大,最大淤积强度约为0.015m/a。
- 易婧蒋昌波邓斌刘晓建
- 关键词：泥沙回淤
- 基于EEMD-HHT的近岸冲流带波浪非线性波动特征分析被引量：3
- 2018年
- 冲流带复杂水流运动特性是研究近岸带物质输运的关键,其中波要素的历时变化具有非平稳性、非对称性和多尺度变化等复杂非线性波动特性,分析其作用周期及趋势规律,对认识冲流带的复杂水沙动力过程至关重要。基于溃坝原理产生涌波,采用水槽试验对涌波作用下不同坡度下冲流带波浪非线性波动特征开展研究。结合EEMD和HHT方法对试验波要素数据进行统计分析,得出波浪归一化能量谱、边际谱和边际能量谱,并结合功率谱密度分析水体波动对岸滩作用的影响。结果表明,冲流带的波浪波能主要集中在低频处,约低于1 Hz。在该研究的3种试验工况下,沿着岸滩向岸方向冲流带断面最大瞬时能量会逐渐衰减,当水流分别作用2～3 s,3～5 s和3～6 s时接近波浪最大瞬时能量,对岸滩作用达到最大;岸滩坡度越陡,最大瞬时能量值出现的时间越早,对床面的作用越大。
- 邓斌蒋昌波蒋昌波刘晓建
- 关键词：水槽试验
