《基於自適應三維自由面紊流模擬的拋石堤穩定性研究》是依託長沙理工大學，由黃筱雲擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於自適應三維自由面紊流模擬的拋石堤穩定性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：黃筱雲
- 依託單位：長沙理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
斜坡式拋石堤的穩定性取決於其上護面塊體的穩定性，以往工程設計中多藉助物模實驗和經驗來判斷，本項目擬通過研究，提出一種三維數值波浪水槽，直接模擬拋石堤內部孔隙中的實際流場，以獲得拋石堤內部的水動力特徵，並根據孔隙內外的特徵流場對單個塊體受力情況進行分析，對塊體在波浪作用下發生滑動、碰撞等現象進行真實模擬，從而建立塊體失穩條件，揭示拋石防波堤在波浪作用下破壞的內在規律。新數值水槽模型採用自適應樹型格線結構，可根據流場特徵自動調整格線大小，在獲得較高計算精度的同時，節省格線數量，提高數值模型在模擬複雜流場時的計算效率。新模型還採用拉格朗日方法來描述塊體的運動過程，以獲得對固-液耦合作用的過程以及固-固碰撞過程的更好模擬結果。
結題摘要
本項目主要研究進展以及所取得的成果如下: （1）提出了一種自適應四叉樹格線下的N-S 方程數值求解模型．格線能夠根據渦度值大小進行自動加密或合併，以達到在不顯著增加計算量的前提下，提高重點區域解析度的目的．模型中採用了無條件穩定的MacCormack格式計算對流項，採用修正的中心差分格式離散壓力泊松方程，並提出了在樹型格線下黏性項的變通離散格式；（2）提出了一種空間自適應的二維數值波浪水槽模型，並運用多重粒子level set方法解決多界面相交問題，運用自適應技術和多重level set方法可在自由表面和建築物表面處進行加密；（3）將二維自適應格線下的N-S方程計算模型拓展到三維，實現了波浪對方柱作用的數值模擬；（4）提出了一種新型透空格柵板式防波堤結構，通過物理模型試驗，分析該防波堤的消波性能，探討相對上下板間距以及間隙率等尺寸參數對透射係數和反射係數的影響；（5）基於分區並行的策略，提出了一種並行化的快速步進算法，與普通的快速步進法相比，並行化後的方法計算效率得到大幅提高，且保留原有算法計算精度；（6）為研究水體紊動對泥沙釋放污染物的影響,引入近似均勻紊流模擬裝置,開展不同強度紊動作用下泥沙運動釋放磷動態過程及基本規律的試驗，通過耦合紊流模型、水流泥沙數學模型、污染物對流擴散模型和 Langmuir 吸附動力學方程建立了紊動作用下泥沙釋放磷的垂向一維數學模型,針對試驗條件進行數值模擬；（7）依託本項目，發表論文6篇（含錄用3篇），培養碩士研究生4名。
