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通过DHI模型结合CFD和MIKE模拟复杂结构

2013年4月26日


新加坡DHI启动了一个研究项目,开发快速和“易于使用”的方法,用于复杂的近岸和近海结构的载荷和响应模拟。远场模拟将基于集成的二维(2D)和三维(3D)模型(分别为MIKE 21和MIKE3)。近场模拟将基于计算流体动力学(CFD)求解器。我们在几个商业和研究项目中的经验将有助于方法学和工具的开发。

为了实现近岸和近海结构的安全、经济的基础,必须对结构的荷载和响应进行详细的预测。非线性Navier-Stokes CFD求解器通常需要求解诸如粘性效应等详细响应。然而,这种类型的模拟有很高的计算需求。从实用的角度来看,CFD模拟必须仅限于结构周围的内部区域。


图1迷宫堰模型示意图。采用MIKE 21模型计算上游边界条件,采用CFD模型模拟泄洪能力


图2:流动容器周围流场和底部剪应力的CFD模型模拟结果

深度集成2D模型已应用多年,在海岸和近海结构的设计评估中取得了巨大成功。这类模型比CFD求解器要快得多。然而,它不能像CFD模型那样解析结构上的详细流动和荷载。

通过DHI模型结合CFD和MIKE可以对复杂结构进行全面的荷载/响应研究。

我们之前在几个项目中进行了这样的模拟,包括:

  • 新加坡丰歌河环境影响评估研究-丰歌河水道的环境影响评估研究。我们在完整通道的Mike 11模型中应用了射流混合能力的详细CFD研究结果。一个生态模型模拟了射流附加曝气对水质的影响
  • 风力发电机组地基升浪模拟。我们将Mike 21 BW应用到远场区域,并将其结果作为CFD模型的边界条件。该模型模拟了结构附近升浪和破浪的非线性细节
  • 流过迷宫堰。我们在《麦克21》中模拟了远场。然后我们将结果作为CFD模型的边界条件,解决了堰上流动的细节问题(见图1)。
  • 螺旋桨清洗工程。我们在Mike 21模型中应用了船舶螺旋桨诱导冲刷的详细CFD模拟结果(见图2)。


佬司Yde

lay@dhi.com.sg