【摘 要】
：
海洋飞沫(sprays)是大气海洋边界层系统的重要组成.大量的实验研究表明,海洋飞沫是大气—海洋直接进行动量,热量,水汽交换的重要媒介物质.高风速下的强剪切作用使得波浪破碎并产生大量的泡沫液滴.我们通过耦合Level-Set和VoF界面捕捉方法,直接数值模拟波浪破碎的过程以及海面上风场的运动,同时利用拉格朗日颗粒追踪方法模拟不同粒径的泡沫液滴在不同波龄(wave age),不同陡度(wave st
【机 构】
：
上海大学上海市应用数学和力学研究所 上海200072;明尼苏达大学 明尼苏达州美国55155 明尼
【出 处】
：
第十四届全国水动力学学术会议暨第二十八届全国水动力学研讨会
论文部分内容阅读
海洋飞沫(sprays)是大气海洋边界层系统的重要组成.大量的实验研究表明,海洋飞沫是大气—海洋直接进行动量,热量,水汽交换的重要媒介物质.高风速下的强剪切作用使得波浪破碎并产生大量的泡沫液滴.我们通过耦合Level-Set和VoF界面捕捉方法,直接数值模拟波浪破碎的过程以及海面上风场的运动,同时利用拉格朗日颗粒追踪方法模拟不同粒径的泡沫液滴在不同波龄(wave age),不同陡度(wave steepness)波浪情况下的运动.研究表明,在小波龄情况下,波浪破碎产生的空气分离,将泡沫液滴带离波面更高的高度,并在空气中形成带状分布;随着波龄的增加,破碎过程中空气分离消失,泡沫液滴带状结构随之消失,且同时产生于波峰的迎风面和背风面.此外,在波陡小时,泡沫液滴的产生数目相对较少;反之,随着波陡的增大,更多的泡沫液滴在波峰处产生.
其他文献
应用基于开源平台OpenFOAM开发的船舶与海洋工程CFD求解器—naoe-FOAM-SJTU,对一座浅水工况下带锚泊系统的浮式平台在规则波作用下的运动性能以及相应地形下波浪演化特性进行了数值模拟.首先对于该地形下不同周期的波浪进行了空场造波演化研究,发现所有波浪除了达到计算要求的工况外,都发生了不同程度的演化现象,呈现出明显的高阶特性.其次对于平台在规则波中运动性能进行了计算,RAO的计算结果与
处于风浪联合作用下的瘫船状态,被公认是IMO第二代完整稳性中相对危险的失效模式.本研究建立了六自由度耐波性运动模型,其中辐射、绕射力采用切片理论计算,并由脉冲响应函数法转化到时域.非线性回复力和入射波力采用瞬时湿表面压力积分方法计算,并加入采用自由横摇实验数据拟合的非线性横摇阻尼项.以某10000TEU集装箱船为目标船型,对其不同初始横倾角的状态进行瘫船时域数值模拟,并与三维面元法计算结果进行对比
本研究基于VOF多相流模型针对航行体排气水下发射过程开展了三维数值模拟.所建立的数值模拟方法能够较好地模拟该过程自由面的复杂变化.通过数值模拟,获得了航行体水中运动和穿越水面过程排气气泡和尾空泡形态变化规律,并对流场进行了分析.
空化问题在船舶、兵器和水利等工程领域中广泛存在.本研究利用开源CFD软件OpenFOAM,基于不可压缩大涡模拟(LES),采用计及相变的Kunz空化模型,研究NACA0015翼型非定常空泡.采用有限体积方法离散控制方程并利用PIMPLE算法处理压力和速度的非线性耦合.通过模拟空泡流动,获得水翼平均升力系数,与已有实验进行对比,验证计算方法可靠性,并捕捉回射流的形成以及空泡的脱落等强非定常特性,总结
采用专门面向船舶与海洋工程问题自主开发的CFD求解器naoe-FOAM-SJTU,基于不可压缩Navier-Stokes方程及延迟的分离涡模拟(delayed detached-eddy simulation,DDES)方法,模拟了新型的八柱式深吃水半潜平台在不同折合速度下的涡激运动响应.首先采用不同的湍流模型进行静水拖曳数值模拟,并将结果与他人的模型试验比较.然后对静水中的平台进行横荡及首摇的数
本研究中,我们使用求解器viv-FOAM-SJTU基于切片理论对平台横荡运动下柔性立管涡激振动进行了数值模拟.OpenFOAM中的PIMPLE算法用来计算切片上的流体场,小位移伯努利-欧拉梁用于对立管进行有限元建模求解振动.立管的顶部受迫简谐晃动.分析发现顺流向振动主要包括三个部分:低频振荡,立管转向时的一阶自然频率振动以及泻涡引起的二阶自然频率振动.横流向振动中观察到了涡激振动的建立-锁定-衰退
对转桨相比于单桨,不仅具有较高的推进效率,还具有较好的空泡性能和较低的振动噪声,但由于前后桨的相互干扰,其推力和扭矩呈现非常明显的非定常特点.在前后桨不同叶数比下,对转桨的敞水性能具有不同的特征.目前,基于RANS方程,SST k-ω湍流模型和滑移网格方法的CFD方法已被广泛应用于螺旋桨敞水性能的研究中,此方法不仅具有相对较高的计算精度和效率,还可以获得较详细的流场,这有助于我们更深入更理性地认识
基于OpenFOAM开源代码工具箱,采用基于剪切应力运输(shear stress transport,SST)的分离涡模拟(Detached-Eddy Simulation,DES)方法,选取四种典型来流速度,对四种立柱倒角半径的半潜式平台在0°流向角时的阵列四柱绕流进行了数值模拟.从半潜式平台立柱流体力系数、立柱尾部漩涡脱落特征等方面探究了立柱倒角半径变化对半潜式平台四柱绕流特性的影响.
土石坝溃决一般为逐渐溃坝,因此研究逐渐溃坝有重大现实意义.本研究使用课题组自主开发的无网格粒子法求解器MLParticle-SJTU,对逐渐溃坝进行了数值模拟.首先建立了溃坝过程中坝体高度随时间变化的模型,在此基础上引入MPS方法,计算了溃坝过程中的流动形态以及流量,结合模拟数据验证了计算的合理性.考察了溃坝时间对溃坝水流流动形态的影响,并将二维与三维计算结果进行了对比.
在水下机器人的水动力性能数值模拟中,为计算其静水阻力,研究尾部的分离流动,同时出于计算资源的考虑,尝试使用混合RANS/LES方法,分离涡模拟(Detached-Eddy Simulation,DES)方法是其中较常见的一种.基于剪切应力运输(Shear Stress Transport,SST)模型的DES方法在近壁面区域采用基于SST模型的RANS方法,而在其他区域采用基于亚格子模型的LES方