水動(dòng)力優(yōu)化的案例
【專(zhuān)題研究】美國(guó)海軍艦船的水動(dòng)力設(shè)計(jì)與優(yōu)化簡(jiǎn)介
據(jù)了解，過(guò)去三十多年，CFD在船舶水動(dòng)力領(lǐng)域的應(yīng)用取得了諸多發(fā)展與進(jìn)步，從最初解決動(dòng)量方程等式、邊界層、半拋物線(xiàn)雷諾平均（RANS）方程發(fā)展到全雷諾平均方程、六自由度（6DOF）運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)以及運(yùn)動(dòng)控制器。目前船舶水動(dòng)力學(xué)計(jì)算的最新研究方向是在百億網(wǎng)格上對(duì)多尺度、多物質(zhì)和多相位的船舶流體大渦模擬進(jìn)行百億億次的計(jì)算。船舶水動(dòng)力計(jì)算方法快速發(fā)展，包括建模、數(shù)值方法、高性能計(jì)算方法，這些計(jì)算方法的應(yīng)用模型包括水動(dòng)力、氣流和兩相流體求解器、紊流模型、界面模型、運(yùn)動(dòng)求解器、推進(jìn)模型、海況或波浪模型等。水動(dòng)力計(jì)算技術(shù)和方法的充分結(jié)合，促進(jìn)了船舶水動(dòng)力學(xué)在實(shí)船上的應(yīng)用。
四、思 考
由于海軍艦船的要求與限制條件遠(yuǎn)高于民船，除考慮壽命周期成本以外，其他方面比如螺旋槳振動(dòng)和航向穩(wěn)定性有時(shí)可能也屬于優(yōu)先考慮因素，一些常規(guī)的首位形狀可以不適用。因此有必要開(kāi)發(fā)新的船形，這樣就涉及到船舶水動(dòng)力設(shè)計(jì)與優(yōu)化，鑒于上述可知：
（1）水動(dòng)力優(yōu)化工具（軟件）對(duì)于水動(dòng)力研究具有非常重要的作用和影響，為更好地開(kāi)展水動(dòng)力研究，建議國(guó)家和大型造船集團(tuán)進(jìn)一步開(kāi)展和完善船舶核心和主流設(shè)計(jì)軟件的自主開(kāi)發(fā)與技術(shù)引進(jìn)的長(zhǎng)期戰(zhàn)略規(guī)劃，加強(qiáng)與國(guó)際國(guó)內(nèi)軟件企業(yè)的合作，爭(zhēng)取短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)軟件的二次開(kāi)發(fā)應(yīng)用，在長(zhǎng)期階段實(shí)現(xiàn)核心軟件的國(guó)際合作開(kāi)發(fā)和自主開(kāi)發(fā)。
（2）從企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的角度來(lái)看，建議研究機(jī)構(gòu)更加注重水動(dòng)力等基礎(chǔ)性能研究和工程應(yīng)用，健全技術(shù)創(chuàng)新機(jī)制，培育具有國(guó)際視野和涉足前沿技術(shù)的高端技術(shù)人才。注重前沿技術(shù)、理論方法的跟蹤與研究。
此外，根據(jù)美國(guó)海軍的新船型的研發(fā)歷程可知，企業(yè)加強(qiáng)與海軍研發(fā)機(jī)構(gòu)的聯(lián)系有助于技術(shù)的創(chuàng)新，促進(jìn)船舶水動(dòng)力發(fā)展。
（3）從具體的產(chǎn)品類(lèi)型，短期內(nèi)可以選擇對(duì)船型局部進(jìn)行優(yōu)化，包括首尾等，選擇某一類(lèi)或幾類(lèi)艦型做試驗(yàn)，積累經(jīng)驗(yàn)后再判斷是否適合推廣。
展開(kāi) 【CAE案例】利用三維水動(dòng)力仿真優(yōu)化小型水電廠(chǎng)進(jìn)水渠道
然后通過(guò)局部模型來(lái)檢查在數(shù)值模擬設(shè)計(jì)出的進(jìn)水口形狀下，是否會(huì)出現(xiàn)水流的周期性振動(dòng)現(xiàn)象，以此來(lái)優(yōu)化渠道的一些土木工程特性。
圖4 小型水電站進(jìn)水口渠道內(nèi)的水位和水頭沿流線(xiàn)分布
小型水電站的這兩個(gè)進(jìn)水口渠道案例通過(guò)使用水動(dòng)力仿真數(shù)值模型，縮小對(duì)實(shí)體比例模型進(jìn)行的選擇范圍。因?yàn)閷?shí)體比例模型的構(gòu)建和運(yùn)行成本比數(shù)值模型更高。此外，數(shù)值模型用于可視化或提取其他需求變量也可以作為輔助決策的工具。
06 討論
這項(xiàng)工作展示了三維水動(dòng)力仿真模型如何用于研究水電站進(jìn)水口渠道的水力學(xué)問(wèn)題。ARTELIA的工程師使用三維水動(dòng)力數(shù)值模型綜合優(yōu)化土木工程成本和最小化發(fā)電廠(chǎng)效率損失的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)，并使用了水力比例模型來(lái)驗(yàn)證和改進(jìn)數(shù)值模型的結(jié)果。
07 小結(jié)
本文主要講述了ARTELIA的工程師利用三維水動(dòng)力仿真對(duì)兩個(gè)配備漁道的小型水電站項(xiàng)目的入流口渠道的尺寸和形狀進(jìn)行了初步評(píng)估。三維水動(dòng)力模型經(jīng)過(guò)河流水位實(shí)際測(cè)量結(jié)果和ADCP測(cè)量結(jié)果的校驗(yàn)和敏感性分析后，可以很好地模擬出入流口渠道周?chē)蛢?nèi)部的流型和流速的分布。三維水動(dòng)力數(shù)值模型可以很好地用于篩選入流口渠道尺寸和形狀或其他水利工程結(jié)構(gòu)的最優(yōu)配置，進(jìn)而減少實(shí)體比例模型的構(gòu)建和運(yùn)行成本，提高效率。
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展開(kāi) 【技術(shù)】潛艇船首形式的水聲學(xué)和水動(dòng)力學(xué)優(yōu)化
潛艇的水下阻力特性和輻射噪聲特性是衡量潛艇性能的重要指標(biāo)，需要盡可能優(yōu)化。本次研究的主要目的是利用高保真的 CFD 模擬和自動(dòng)化的工作流程，通過(guò)優(yōu)化船首形式來(lái)提高潛艇的水聲和水動(dòng)力性能。
前 言
潛艇自發(fā)噪聲的來(lái)源可分為三大類(lèi)。螺旋槳噪聲是當(dāng)潛艇航速達(dá)到足以產(chǎn)生空泡時(shí)，由潛艇螺旋槳產(chǎn)生的噪聲。水動(dòng)力噪聲包括潛艇在水中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的各種噪聲源。機(jī)械噪聲是由潛艇上的推進(jìn)、操縱和輔助機(jī)械產(chǎn)生的噪聲。水動(dòng)力噪聲是主要的噪聲源，也是本次研究的主要研究對(duì)象。而潛艇模型是基于稱(chēng)為DARPA SUBOFF的標(biāo)準(zhǔn)幾何模型。
本次研究利用高保真的CFD求解器 STAR-CCM + 求解流動(dòng)的非定常RANS方程 和水聲學(xué)的 Ffowcs-William 和 Hawkings (FW-H)方程，開(kāi)發(fā)了一個(gè)迭代設(shè)計(jì)過(guò)程，以降低水動(dòng)力噪聲水平。利用CAESES軟件創(chuàng)建艇體的參數(shù)化幾何模型，由此，艇體的變體模型可以在搭建的自動(dòng)化工作流程中被自動(dòng)化的創(chuàng)建和利用。潛艇船首的形狀已用下列方程參數(shù)化，該方程創(chuàng)建了一條對(duì)稱(chēng)曲線(xiàn):
*參數(shù)化的對(duì)稱(chēng)船首
多目標(biāo)優(yōu)化的目的是減少船體的總阻力以及螺旋槳槳轂后一米處產(chǎn)生的噪聲。所選擇的優(yōu)化方法有一個(gè)使用 Sobol 算法的 DoE 初始步驟，得到的結(jié)果用作輸入，然后使用大家熟知的開(kāi)放源碼 Python 庫(kù)中的LinearNDInterpolator方法建立代理模型。最后，用 NSGA-II 算法對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解。CAESES 軟件本身包含一個(gè)算法庫(kù)，算法有 Sobol 和 NSGA-II等。
展開(kāi) 學(xué)術(shù)論文|面向深遠(yuǎn)海的新型海上風(fēng)力機(jī)浮式平臺(tái)水動(dòng)力性能研究
圖3 考慮結(jié)構(gòu)全耦合效應(yīng)的計(jì)算流程圖
04
結(jié)果與分析
以目前應(yīng)用最為廣泛的半潛式平臺(tái)作為衡量基準(zhǔn)，給出了新型浮式平臺(tái)和單柱式平臺(tái)相對(duì)于半潛式平臺(tái)在各項(xiàng)指標(biāo)上的優(yōu)化程度(單位：%)，如圖4所示。由圖可知：相較于半潛式平臺(tái)，新型浮式平臺(tái)能夠在降低結(jié)構(gòu)耗材的前提下同時(shí)提升各項(xiàng)水動(dòng)力性能指標(biāo)的優(yōu)化程度。例如：新型浮式平臺(tái)優(yōu)化了半潛式平臺(tái)易受波浪載荷影響的缺點(diǎn)，降低了一階波浪力；在保持平動(dòng)附加質(zhì)量與半潛式平臺(tái)較為接近的同時(shí)，明顯提高搖動(dòng)方向附加質(zhì)量；新型浮式平臺(tái)各向輻射阻尼均維持在較優(yōu)水準(zhǔn)，提升了垂蕩與縱搖/橫搖輻射阻尼；此外，新型浮式平臺(tái)垂蕩、縱搖/橫搖響應(yīng)幅值算子明顯小于另外2種平臺(tái)，優(yōu)化了該方向運(yùn)動(dòng)響應(yīng)。
單柱式平臺(tái)相對(duì)于半潛式和本文新平臺(tái)的顯著優(yōu)點(diǎn)是對(duì)結(jié)構(gòu)耗材量帶來(lái)的材料成本優(yōu)勢(shì)，但其伴隨而來(lái)的運(yùn)輸成本仍居高不下。更為重要的是，單柱式平臺(tái)在多項(xiàng)水動(dòng)力性能的對(duì)比上，優(yōu)化幅度要明顯小于本文提出的新平臺(tái)，且對(duì)于適用水深的要求也降低了單柱式平臺(tái)的適用性。綜上所述，新平臺(tái)在經(jīng)濟(jì)適用性以及水動(dòng)力性能多項(xiàng)指標(biāo)均相對(duì)2類(lèi)方案有不同程度的優(yōu)化。
展開(kāi) 
建立水動(dòng)力模型！
前言
前文已經(jīng)講了如何制作網(wǎng)格文件（.mdf文件），這一博文就講如何建立水動(dòng)力模型。
Step 1 導(dǎo)出mesh文件
前文制作好的mdf網(wǎng)格文件不可以直接拿來(lái)用的，需要先導(dǎo)出成mesh文件，步驟如下三圖：
于是，就可以看到你設(shè)定的文件夾里出現(xiàn)了一個(gè) .mesh 的文件，這個(gè)就可以用作建立模型了。
Step 2 設(shè)置模型參數(shù)
首先，選擇【MIKE 21】→【Flow Model FM（.m21fm）】，然后就打開(kāi)了設(shè)置參數(shù)的界面，如下兩圖：
接下來(lái)，設(shè)置一下參數(shù)。
【Domain】，加載mesh文件，其他參數(shù)均保持默認(rèn)。
【Time】，這個(gè)需要自己設(shè)置，如下圖：
模擬結(jié)束時(shí)間 － 模擬開(kāi)始時(shí)間 = 時(shí)間步長(zhǎng) × 時(shí)間步數(shù)
對(duì)于時(shí)間步長(zhǎng)如何確定，也并沒(méi)有特定的要求，我一般是根據(jù)情況取 60(1分鐘) 或 120(2分鐘) 或 180(3分鐘) 或 240(4分鐘)。
關(guān)于時(shí)間步長(zhǎng)和時(shí)間步數(shù)，我自己做了一個(gè) Excel 小工具，很方便計(jì)算，上傳到我的CSDN資源庫(kù)里了，有需要的讀者可以到資源欄目中自行下載（不需要積分），叫做：【MIKE小工具】-計(jì)算時(shí)間步數(shù)-晏長(zhǎng)街。
【Module Selection】，模塊選擇，其中水動(dòng)力模塊（Hydrodynamic）是必選的。我們這里也只選擇水動(dòng)力模塊。
接下來(lái)的設(shè)置就都是水動(dòng)力模塊的參數(shù)了。
【Solution Technique】，算法。
Shallow water equations，淺水方程，Time和Space均選擇低階運(yùn)算方法（Low order，fast algorithm）就行，其余均保持默認(rèn)。
Transport equations，傳輸方程，均保持默認(rèn)。
展開(kāi) 《Macromolecules》 廣工高粱/華工孫尉翔/施雪濤:短烷基側(cè)鏈的長(zhǎng)度對(duì)疏水締合水凝膠相分離結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)的影響
摘要
相分離在增韌水凝膠中起著至關(guān)重要的作用。因此，調(diào)節(jié)相分離結(jié)構(gòu)對(duì)于理解相分離水凝膠的增韌機(jī)制至關(guān)重要。當(dāng)前的合成策略通常對(duì)相分離結(jié)構(gòu)提供有限的控制。最近，廣東工業(yè)大學(xué)高粱副教授,華南理工大學(xué)孫尉翔副研究員/施雪濤教授團(tuán)隊(duì)將短烷基側(cè)鏈修飾的水凝膠庫(kù)制作為模型相分離水凝膠，以研究短烷基側(cè)鏈對(duì)相分離結(jié)構(gòu)、表觀(guān)力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的長(zhǎng)度影響。短烷基鏈改性聚合物從高濃度溶液中經(jīng)歷蒸氣誘導(dǎo)相分離并聚結(jié)成連接良好的富含聚合物的相。隨著側(cè)鏈長(zhǎng)度的增加，由于疏水相互作用增強(qiáng)，富含聚合物的區(qū)域變厚。
流變學(xué)表明，較長(zhǎng)的烷基側(cè)鏈會(huì)導(dǎo)致較高的“玻璃化”轉(zhuǎn)變溫度和較慢的動(dòng)力學(xué)。然而，通過(guò)將小變形特性（線(xiàn)性流變學(xué)）和大變形特性（拉伸行為）的拉伸速率和溫度相關(guān)性相關(guān)聯(lián)，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)無(wú)論側(cè)鏈的長(zhǎng)度如何，當(dāng)拉伸時(shí)水凝膠變得堅(jiān)韌和堅(jiān)固。測(cè)試溫度接近玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或拉伸速率匹配中頻區(qū)域的弛豫時(shí)間。在這項(xiàng)工作中獲得的凝膠的強(qiáng)度和韌性是相分離和玻璃化轉(zhuǎn)變的綜合作用。
這項(xiàng)工作闡明了相分離水凝膠中機(jī)械元件的設(shè)計(jì)原則。相關(guān)論文以題為L(zhǎng)ength Effects of Short Alkyl Side Chains on Phase-Separated Structure and Dynamics of Hydrophobic Association Hydrogels發(fā)表在《Macromolecules》上。
圖解
Cn-0.5的合成及拉伸性能
圖 1. Cn-0.5 的合成。
圖 2. Cn-0.5 的拉伸行為。(A) 一些最先進(jìn)的堅(jiān)韌水凝膠之間的斷裂應(yīng)力 (σf) 和斷裂拉伸 (λf) 圖中的比較圖。
展開(kāi) 【CAE案例】復(fù)雜入海口水動(dòng)力仿真
這項(xiàng)研究表明，二維水動(dòng)力仿真是一個(gè)適合入?？谘芯康?em>水動(dòng)力仿真模塊，其具備良好的處理淺水問(wèn)題和漫灘的能力。
文章來(lái)源遠(yuǎn)算云仿真
Fluent實(shí)用案例 | Suboff直航水動(dòng)力仿真
本案例利用Fluent以美國(guó)國(guó)防高等研究計(jì)劃 署 (DARPA) 的標(biāo)準(zhǔn) SUBOFF 全附體模型 ( 無(wú)螺旋槳 )
為研究對(duì)象展開(kāi)靜態(tài)水動(dòng)力仿真分析，并與相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)展開(kāi)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果較為接近。本案例所進(jìn)行的設(shè)置十分簡(jiǎn)單。通過(guò)此案例后續(xù)可以進(jìn)一步對(duì)各種水下航行體模型展開(kāi)計(jì)算，并通過(guò)改變攻角、添加螺旋槳等方式，進(jìn)行更為復(fù)雜的水下航行體水動(dòng)力仿真計(jì)算。
1 workbench 設(shè)置
本案例具體設(shè)置如下圖 ：
2 SCDM 設(shè)置
2.1 導(dǎo)入幾何
整體幾何結(jié)構(gòu)如下圖:s uboff長(zhǎng)為L(zhǎng),直徑為D。外部計(jì)算域長(zhǎng)為4L ，半徑為12D 。距離入口邊界與模型首部距離為L(zhǎng)，出口邊界與模型尾部距離為L(zhǎng) 。入口邊界條件設(shè)置速度入口邊界，出口邊界條件設(shè)置為壓力出口邊界， SUBOFF表面設(shè)置為無(wú)滑移壁面邊界條件，其余壁面設(shè)置為對(duì)稱(chēng)壁面邊界條件 。
3 Fluent Meshing 設(shè)置
3.1 網(wǎng)格設(shè)置
采用 Fluent meshing進(jìn)行網(wǎng)格劃分，采用六面體網(wǎng)格劃分，并劃分相對(duì)應(yīng)的邊界層網(wǎng)格。需要對(duì)suboff附近區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格加密，具體網(wǎng)格劃分如下圖所示：
4 FLUENT 設(shè)置
4.1 General設(shè)置與網(wǎng)格導(dǎo)入
由于本文僅分析穩(wěn)態(tài)Suboff的水動(dòng)力特性，因此僅需要進(jìn)行穩(wěn)態(tài)計(jì)算結(jié)果的討論，此處的設(shè)置比較簡(jiǎn)單，勾選為穩(wěn)態(tài)計(jì)算。
4.2 模型設(shè)置
由于是簡(jiǎn)單的阻力計(jì)算，因此可以選擇K-W SST湍流模型進(jìn)行仿真計(jì)算。
展開(kāi) 船舶水動(dòng)力實(shí)尺度計(jì)算
基于CFD數(shù)值方法，模型尺度與實(shí)船尺度模擬的設(shè)置與研究有很大的不同：
本次分享船研所陳建挺老師的報(bào)告《船舶水動(dòng)力實(shí)尺度計(jì)算》
本文來(lái)自：與聽(tīng)風(fēng)來(lái)
Delft3D的水動(dòng)力模擬教程
當(dāng)模型能夠成功運(yùn)行之后，開(kāi)始關(guān)注機(jī)理過(guò)程的參數(shù)，了解模型的行為，逐漸的掌握水環(huán)境的模型。
之后根據(jù)提供的Step by step來(lái)進(jìn)行建模的學(xué)習(xí)，這部分的內(nèi)容在官網(wǎng)上有視頻，同時(shí)手冊(cè)中也非常的詳細(xì)，我會(huì)從新手的角度做些注釋。
建模過(guò)程
構(gòu)建一個(gè)地表水的水動(dòng)力模型，我們需要多種類(lèi)型的信息，如模擬的區(qū)域范圍（也就是水體和陸地交界及水位邊界或者開(kāi)邊界的位置所圍繞的區(qū)域），水底地形，區(qū)域內(nèi)的幾何特征，如水工構(gòu)筑物，排口，最后需要模擬結(jié)果的輸出和存儲(chǔ)。由于目前復(fù)雜的水動(dòng)力模型是沒(méi)有解析解的，所以我們都需要網(wǎng)格，與網(wǎng)格相關(guān)的內(nèi)容：
合理的選擇模擬的區(qū)域及范圍。
確定邊界（開(kāi)邊界）條件的位置和類(lèi)型，諸如是水位邊界、流量邊界、流速邊界
確定陸地-水交界邊界（閉邊界）范圍
生成網(wǎng)格
在網(wǎng)格中生成地形
在網(wǎng)格中設(shè)置相關(guān)的參數(shù)，如邊界條件位置，觀(guān)測(cè)點(diǎn)位置，排口位置
定義模型的時(shí)間參數(shù)，如開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間，多種時(shí)間相關(guān)的函數(shù)，如開(kāi)邊界的時(shí)間序列，風(fēng)向和風(fēng)速時(shí)間序列，流量時(shí)間序列，濃度時(shí)間序列和其他水流的相關(guān)物質(zhì)的時(shí)間序列
?
時(shí)間函數(shù)（time functions）這里稍微解釋下所謂的時(shí)間函數(shù)，函數(shù)在數(shù)學(xué)中是一種變量到另外一種變量的過(guò)程，在模型中的時(shí)間函數(shù)，可以理解為一種隨時(shí)間變化的過(guò)程，具體這個(gè)函數(shù)可以是一個(gè)公式，自變量為t（時(shí)間），也可以直接為一組時(shí)間序列值，如流量時(shí)間序列。
展開(kāi) 【CAE案例】基于二維水動(dòng)力仿真的大陸架建模
07 小結(jié)
本文主要講述了IMDC的工程師利用二維水動(dòng)力通用仿真軟件建立二維水動(dòng)力模型，對(duì)比利時(shí)海岸帶的水位和流速進(jìn)行了模擬計(jì)算，并與TOPEX的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與Xaver氣旋期間Oostende和de Wandelaar站點(diǎn)的實(shí)際測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。
IMDC的研究表明，使用二維水動(dòng)力通用仿真軟件建立的大陸架模型，不僅可以很好地模擬常況下由潮汐波引起水位變化，更能夠很好地預(yù)測(cè)極端氣候條件下海岸帶的水位變化情況，具有相當(dāng)?shù)臏?zhǔn)確性和可靠性。
文章來(lái)源：遠(yuǎn)算云仿真
OpenFoam水動(dòng)力模擬之——潰壩
最近安裝了OpenFoam，了解了一些OpenFoam的使用方法，按照用戶(hù)手冊(cè)中的潰壩的算例，計(jì)算了一個(gè)。
OpenFoam在這種有自由面的問(wèn)題中，采用了界面捕捉算法，可能是VOF或者Level Set技術(shù)，但是看起來(lái)效果并不太好，遠(yuǎn)不如粒子法計(jì)算得到的效果，不過(guò)雖然加密了網(wǎng)格數(shù)目，計(jì)算規(guī)模還是沒(méi)有之前使用粒子法的規(guī)模大。不過(guò)，估計(jì)規(guī)模同樣的情況下還是不如粒子法。如果粒子法的界面重構(gòu)技術(shù)能再給力一些，在計(jì)算這種自由面的問(wèn)題時(shí)真的就會(huì)將FVM+VOF遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩在身后了。
雨水管道末端與河道水動(dòng)力相互作用模擬研究
在地表徑流方面，陳潔云等[5]總結(jié)了城市雨水徑流估算分析模型的發(fā)展，證明封閉式分析模型能高效準(zhǔn)確地估算城市雨水徑流量；Martin Bruwier等[6]系統(tǒng)分析了9個(gè)城市特征在洪泛情況下對(duì)地表徑流的影響，表明洪水嚴(yán)重程度主要受建筑面積的影響；Francisco Peňa等[7]采用 FLO-2D 和MODFLOW-2005提出了一種基于物理、松耦合的建?？蚣埽瑢?duì)降雨過(guò)程中地表水和地下水的相互作用導(dǎo)致的城市洪澇進(jìn)行細(xì)化研究。
對(duì)于地表徑流和管道流耦合的過(guò)程，Noh Seong Jin等[8]在城市淹沒(méi)分析中研究了不同形狀雨水口的流量系數(shù)；Ricardo Martins等[9]采用計(jì)算流體力學(xué)(computational fluid dynamics, CFD)和試驗(yàn)相結(jié)合的方法對(duì)不同排水條件下溝渠的水力特性進(jìn)行了研究；陳倩等[10]對(duì)不同工況雨水口的泄流能力進(jìn)行了試驗(yàn)研究；還有一些研究人員在城市洪水耦合模型中對(duì)進(jìn)水口進(jìn)行了不同的模擬分析，并通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證[11,12]。在管道流動(dòng)方面，Heekyung Park等[13]早在1998年就使用水動(dòng)力學(xué)模型對(duì)環(huán)狀和樹(shù)狀管道系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的水動(dòng)力評(píng)估；Pachaly Robson Leo等[14]評(píng)估了在雨水管理模型5.1(Storm Water Management Model 5.1,SWMM)中加入Preissmann槽算法后，在復(fù)雜、高度動(dòng)態(tài)流入場(chǎng)景中的性能；葉家強(qiáng)等[15]研究在管道建模過(guò)程中通過(guò)入滲效率來(lái)估算管道排水量，其中入滲效率和降雨高潮位都有關(guān)系。
在雨水管末端區(qū)域，河道水位的頂托效應(yīng)對(duì)其排水性能具有重大影響。
展開(kāi) 水動(dòng)力渦輪機(jī)_NACA_4424翼型
水動(dòng)力渦輪機(jī)_NACA_4424翼型
Assem1blade622.SLDASM
【CAE案例】水動(dòng)力仿真軟件在洪澇預(yù)測(cè)上的服務(wù)開(kāi)發(fā)
由歐洲航天局
(ESA) 在綜合應(yīng)用促進(jìn)
(IAP) 計(jì)劃框架內(nèi)資助的中型高山集水區(qū)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施保護(hù)增強(qiáng)洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)項(xiàng)目
(Enhanced Flood Forecasting System for Critical Infrastructure Protection in Medium Size Alpine Catchments, EFFORS) 通過(guò)利用實(shí)時(shí)測(cè)量、觀(guān)測(cè)和數(shù)值模型來(lái)提高預(yù)報(bào)質(zhì)量。該項(xiàng)目涵蓋了衛(wèi)星通信、地理信息系統(tǒng)、氣象學(xué)、水文學(xué)、計(jì)算工程和水力學(xué)。
EFFORS系統(tǒng)包含氣象、水文和水力等模塊，可對(duì)強(qiáng)降水、泄洪和洪水淹沒(méi)地區(qū)進(jìn)行 24 小時(shí)預(yù)報(bào)。EFFORS系統(tǒng)的核心是一個(gè)shell程序，結(jié)果每小時(shí)更新一次，系統(tǒng)接近實(shí)時(shí)運(yùn)行。由于計(jì)算成本高，尤其是水力部分，EFFORS在服務(wù)提供商ZAMG（奧地利中央氣象和地球動(dòng)力學(xué)研究所）的高性能計(jì)算機(jī)群 (HPC) 上運(yùn)行，結(jié)果顯示在交互式 Web應(yīng)用程序中。
為節(jié)省計(jì)算資源，水力計(jì)算僅在預(yù)測(cè)流量超過(guò)某個(gè)閾值時(shí)運(yùn)行。利用TELEMAC-2D模塊，將干流中的排放以及側(cè)向支流的排放作為液體邊界，計(jì)算關(guān)注區(qū)域的速度和水深。
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