自由表面

摘要： 海底多分量地震采集技术被广泛用于海洋地质调查、油气资源勘探以及地震与海啸等灾害监测领域.然而,自由表面效应导致地震观测数据中多次波干扰很强,影响一阶散射理论基础上的速度建模和偏移成像.本文基于数据驱动的地震干涉原理,在最小平方反演理论框架下提出消除自由表面和上覆介质影响的基准面延拓方法,结合海森算子与点扩散函数揭示其工作机理.针对海底分离的上、下行波记录,在无需进行多次波分离或分阶提取情况下,迭代反演获得在海底虚拟观测的叠前地震数据.理论模型合成数据实验结果表明,该方法能够有效压制源端自由表面与海水层的影响,提高有效信号的分辨率,进而改善地震成像质量.

摘要： 自密实混凝土在堆石体复杂空隙中的流动填充过程隐蔽性高,难以科学量化评价堆石混凝土的填充效果。本文依托石坝河水库开展了堆石混凝土原型监测试验,通过在典型仓截面的不同点位布设温度传感器,并实时测量混凝土液面高度、跟踪浇筑点位置、记录混凝土覆盖测点时刻,绘制出了不同时刻的混凝土自由液面线。试验结果发现,自密实混凝土的横向自流填充能力非常强,当浇筑点距离截面17 m时已有混凝土流过截面;伴随混凝土浇筑填充过程,截面上下游的自混凝土液面高度基本保持着匀速上升的趋势;沿坝轴线防渗层内的混凝土液面斜率Is约0.06,截面处的上下游液面斜率约0.03~0.08,按理论计算得到的堆石体空隙阻滞系数η约65~173;分析浇筑期温度监测数据,发现堆石体与密实混凝土混合后能很快由最初的非均匀温度分布,达到相对均匀的温度场。本文通过原型试验同步研究堆石混凝土流动填充与温升过程,对后续科学评价密实性与细观温度有重要意义。

摘要： 针对密度连续分层的海域,基于Euler方程,采用改进的SIMPLE算法建立了考虑自由表面变化的内波传播数值模型.推导了自由表面边界条件下小振幅内波传播的理论解,并给出了刚盖假定下密度场的表达式.将自由表面和刚盖假定两种表面条件下的数值模拟的速度场和密度场进行比较,分析入射波特征参数,如周期和振幅,以及密度系数的影响.研究表明,在密度分层明显的海域中,对振幅较大的内波传播应采用自由表面边界条件进行模拟计算.

摘要： 运用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法,基于不可压缩的Navier-Stokes方程,对真实尺度下的高雷诺数圆管湍流潜射流与自由表面的相互作用进行了数值研究.在圆管湍流射流过程中运用Realizable k-ε的雷诺时均(Reynolds average navier-stokes,RANS)模型,射流停止后,采用大涡模拟(large eddy simulation,LES)方法模拟大尺度涡在背景流体中的演化.研究表明:随着时间的推移,湍射流涡结构从球形冠状结构向具有准二维的流动特征转变,涡的前端出现明显的塌陷现象,并逐渐达到某种相对稳定的状态;从流场中纵剖面上来看,射流流体逐渐上升并向自由表面聚集,并有流体在自由表面处反射,形成斜向下的流动,同时中纵剖面上形成许多局部微小的涡结构;从自由表面上来看,流场从初始的具有速度辐射与速度汇聚中心而不形成涡的阶段向表面流体主要向前流动并出现涡演化的阶段转变.

摘要： 高邮凹陷火成岩区多次波发育、干扰作用强,给地震资料处理和解释带来困难.而基于时差的Radon变换方法压制多次波效果有限,基于波动的3DSRME方法受高邮地区复杂地表障碍的影响也难以取得较好的压制效果.为此引入三维广义表面多次波预测技术,并对其方法原理、适应条件及应用方法进行了研究,指出其适用范围并建立了处理流程.实际应用表明该方法能够较好的应对陆地采集变观,有效的预测出自由表面多次波模型,与Radon变换方法相比,多次波压制效果优势明显.

摘要： 本文将CICSAM(Compressive Interface Capturing Scheme for Arbitrary Meshes)格式与实验室自主研发的GTEA(General Transport Equation Analyzer)求解器相结合用于求解两相自由面流动问题.Ubbink(1997)提出的CICSAM格式作为一种高精度VOF类方法,基于有限体积法思想对瞬态标量对流方程进行离散,是一种完全守恒格式.求解体积分数输运方程得到的更新的物质参数,如密度和粘度,被用于N-S方程求解中,以获得当前时刻的速度和压力场,从而实现了两者的耦合.通过典型算例的测试,并与相应的理论解或实验值对比,验证当前方法对模拟两相自由面流动问题具有可行性.

摘要： 水下爆炸,又称水中爆炸,包括装药、炸弹、鱼水雷等在水中发生的化学爆炸和核武器在水中发生的水中核爆炸。由于常规水中兵器发展和水下防护技术发展的需要,人们对水下化学爆炸已有较为清晰的认识,一般认为包括装药的爆轰、冲击波的产生和传播、气泡的脉动和溃灭三个明显物理过程,其中后两个过程会受到自由表面、水底、侧壁、障碍物等流场边界的强烈影响,产生极其丰富而有趣的变化,反之也会对这些边界产生极其复杂的力学作用,这也引起了人们对水下爆炸问题研究的极大兴趣。

摘要： 文章基于光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法,针对传统流体模拟自由表面处理方法——ghost方法计算量大、动态生成ghost粒子场量比较困难等缺陷,提出了一种改进的ghost粒子方法,使得ghost粒子场量生成更容易.仿真实验表明,文中方法模拟自由表面的效果比传统的ghost方法更好,效率更高.

摘要： 实验研究了大雷诺数、小质量比、近自由水面的弹性支撑刚性圆柱流激振动,利用了低湍流度的循环水槽施加不同来流条件,以虚拟弹簧阻尼系统(Vck)测量圆柱的流激振动幅值和频率.研究结果表明:约化速度由低到高,近自由表面处采用被动湍流控制技术(PTC)的圆柱流激振动可分为三个典型区域,分别为涡激振动区、涡激振动向驰振转化区和驰振区;涡激振动发生时,自由表面效应对光滑圆柱涡激振动以及PTC圆柱的流激振动影响不明显;驰振发生时,较大的约化速度对应较高弗劳德数,自由表面对弹性支撑刚性PTC圆柱的流激振动影响逐渐显著.研究成果可为海流能发电装置(VIVACE)提供必要的理论指导和技术支撑.

摘要： 本研究以无滑移边界模拟自由面,通过直接数值模拟(DNS)方法分析洋流开敞槽道流动中自由面以下流动结构的湍流分层特性.研究根据流动各向异性指标识别了自由面以下湍流分层结构;并利用速度-涡量相关方法(VVCS)得到了各分层湍流对应的VVCS相关结构结果,直观地揭示了自由表面以下分层流动的产生机理.

摘要： 随着对潜体水面尾迹研究的深入，在试验室模拟并测量潜体在水下运动产生的水面绕动已经成为潜体水面尾迹规律的重要手段，国内外在试验室环境下运动潜体产生的表面波尾迹的试验探测手段也不是很完善。由于潜艇模型水下运动产生的内波在水面上的表面波为微幅波动，实验室测量是非常艰巨的技术挑战。试验室环境下表面尾迹试验研究中目前缺乏对合适的测量技术,本文针对自由表面的微幅波动,提出了一种基于图像分析的自由表面微幅波三维重构技术,该技术基于对表面波动前后的图像差异,计算并获得表面波形.通过对该技术测量原理分析和实际应用验证,表明该技术具有设备简单,成本低,无干扰整场瞬时测量的特点,在实验室环境下表面微幅波动测量领域有较好的应用前景.基于图像分析的自由表面微幅波重构技术具有设备简单，成本低，整场瞬时测量的特点，在实验室环境下表面微幅波动测量领域有较好的应用前景;自由表面微幅波三维重构技术可以很好的适合各种自由表面微幅波动的测量和重现，可测量幅度小于0.01mm的表面微幅波动。

摘要： 基于V&V理论,采用FINFLO-SHIP RANS求解器用于研究黏性自由表面船舶绕流问题的不确定性.通过开发一种黏性自由面动网格技术数值模拟计算方法,包括近壁处构建一种近似自由面模型.计算实例为一艘标准的KCS模型,采用考虑黏性影响的雷诺应力自由表面边界条件.不确定性分析涉及迭代收敛性和网格收敛性,并与相关实验数据比较.

摘要： 有自由面的波浪问题是工程中经常遇到的问题,自由表面要同时满足水头函数和压力条件而其位置不能预先给定,它的互补和非线性性质给问题的求解带来很大的困难.已有的有限元解法可以分为两类:移动网格法和固定网格法.本文在了解波浪知识及数学规划方面知识的基础上,建立求解波浪自由面的非光滑方程组模型,利用求解数学规划问题的方法求解波浪自由面问题.

摘要： 颗粒在自然界普遍存在.比如泥沙颗粒和碎屑流中的块石等,是近年来我国西南山区碎屑流灾害的重要物质组成.颗粒流的流变关系及其数值计算方法是颗粒流基础研究及碎屑流防治核心技术的关键科学问题,本文基于双颗粒温度热力学TGT理论(Two-Granular-Temperature Thermodynamics),推导了颗粒流的HerschelBulkley型流变关系,发展了使用格子Boltzmann方法LBM(Lattice Boltzmann Method)的颗粒流流动计算程序,利用质量追踪法(mass tracking algorithm)构建自由表面.为了验证数值方法的正确性,使用石英砂进行了溃坝试验.结果表明,模拟得到的流动过程与试验结果基本一致,说明发展的数值方法能较为准确地模拟颗粒流的自由表面流动,可以作为一种数值计算工具用于碎屑流等散体灾害研究.

摘要： 为了了解自由表面对流换热强度(用Biot数表示)对环形深液池热毛细-浮力对流的影响,采用有限容积法对外壁高温、内壁低温(ΔT=Th-Tc=5K),液池底部线性温度分布(T=kr+b,k,b为常数,Tc≤T≤Th,z=0)的双向温差下外径ro=40mm,内径ri=20mm,深度d=8mm的环形液池进行了三维数值模拟,模拟工质为0.65cSt硅油,Pr=6.7.结果表明Bi数对环形池内热毛细-浮力对流作用明显,当Bi数较小时,系统与外界热交换少,系统在重力的作用下处于三维稳态流动;随着Bi数的增大,系统与外界换热逐步增强,此时自由表面温度波动增加,液池内部形成明显的热毛细-浮力对流流胞.

摘要： 地球表面是一个特殊的分界面,称为自由表面,其上的应力作用为零.在有限差分数值模拟方法中,自由表面模拟方法有:隐式自由边界法、补零网格法、应力反对称法、直接离散法等,这些方法各有利弊.Kristek等(2002)提出利用调整有限差分近似法地震勘探(AFDA)对自由表面进行模拟,本文采用这种方法,得到了比较好的自由表面模拟效果.rn 用交错网格有限差分法进行地震波场数值模拟时，偏微分方程中场分量的导数是用网格点上对应物理量的插商代替的，这对于自由表面附近的场分量不再适用。而AFDA法调整了有限差分格式，将自由表面上场分量的导数用自由表面以下网格点上对应物理量的差商代替，解决了自由表面作为模型上界面，其上无场分量的问题。由AFDA法得到的有限差分格式中各项系数可由Taylor级数展开法求得。rn 在进行交错网格有限差分数值模拟时，自由表面位置有两种，一种是H法:将自由表面放置在速度分量U, V和正应力分量所在的水平表面;一种是W法:将自由表面放置在速度分量W所在的水平表面。用AFDA法对这两种自由表面放置方法处理时，原则是相同的:rn (1)将H法或W法中位于自由表面上的Tzz分量或Txz、Tyz分量的值设置为零；rn (2)将位于自由表面及附近网格点上各个场分量对z的导数用AFDA法求取。rn Kristek等(2002)指出，经过H-AFDA法模拟可得到的较好的相位结果，经过W-AFDA法模拟可以得到更较好的振幅结果。

摘要： 采用二维轴对称模型数值研究了液桥耦合热-溶质毛细对流流动特性,自由表面变形使用Level set方法进行捕获,分析了热Marangoni数与溶质Marangoni数比值(Rσ)对流场及自由表面变形的影响.结果显示,当Rσ＜-1,流场由一个逆时针对流组成,自由表面在底部凸起,而在上部凹陷,且随着Rσ减小自由表面变形幅度增大.当Rσ=-1时,流场由两个反向旋转的对流涡组成,自由表面的变形幅度非常之小.当Rσ=-10时,流场由一个顺时针旋转的对流涡组成,自由表面在上部凸起而在下部凹陷,且随着Rσ增大自由表面变形幅度增大.

摘要： 冲击式水轮机中水流流态具有三维、非定常特性,不能得到如反击式水轮机一样的稳态结果.本文通过CFD技术对特定工况下的冲击式水轮机内部流态进行数值模拟,采用基于有限元的有限体积法求解全三维瞬态Navier-Stokes方程,采用VOF(volume of fluid)法进行气-液自由表面的捕捉,将理论射流直径与数值模拟得到的射流直径进行对比,得到了较好的一致性,分析了射流与水斗作用过程中自由表面演化的动态过程.

摘要： 模拟堆石混凝土施工过程中自密实混凝土在堆石体中的流动填充过程,对优化施工方案、提高施工效果有着重要的应用价值.本文将自密实混凝土流动填充过程模化为单相均质的高粘度牛顿流体的三维带自由表面流动问题.采用VOF方法追踪三维自由表面.通过数值计算结合V形漏斗实验,确定了自密实混凝土的下落时间与粘性系数之间的关系,进而将高粘度牛顿流体模型应用于模拟自密实混凝土在L形箱中的填充过程,并与前人实验结果和离散元计算结果进行了对比分析.结果表明,采用高粘度牛顿流体模型能够较好地模拟自密实混凝土的填充流动过程.相比离散元模拟方法,采用连续介质模型模拟可很大程度上减小计算量,因而可进一步应用于实际工程中的堆石混凝土施工仿真。

摘要： 一种印刷机，具有：沿着线(12)连结的第一印刷区段和第二印刷区段(100、200)；以及控制器(50)。每个区段包含印刷头(120；220)，印刷头(120；220)在导轨(110；210)上行进。框架或框架部分(104)支撑导轨，并且通过马达在轮子上被驱动，使得印刷机可以沿着水平延伸的台阶边缘自主行进，边移动边印刷。印刷机还包括用于检测台阶的竖直面5v的接近度的传感器。因此，可以将印刷机设置为，例如在体育场的台阶上，印刷广告。

摘要： 一种方法包括接收包括使用接收器收集的信号的地震数据，将信号中的上行波场中与下行波场分离，通过从下行波场中移除直达波来生成修改的下行波场，通过对修改的下行波场和下行波场进行去卷积来至少部分地估计一阶多次波反射信号，以及至少部分地基于估计的一阶多次波反射信号来生成地震图像。

摘要： 本发明公开了一种大斜井炮检移动VSP自由表面多次波成像方法和装置，所述方法包括以下步骤：S1.输入大斜井炮检移动VSP全波场共检波点道集、2维地质模型、偏移参数；S2.根据输入数据，建立炮点、检波点在2维地质模型中的坐标；S3.对输入的共检波点道集做快速傅里叶变换到频率波数域，设置频率域震源；S4.单检波点的自由表面多次波单程波叠前深度偏移成像；S5.完成所有检波点的炮检移动VSP自由表面多次波叠前深度偏移成像；S6.共成像道集叠加，得到炮检移动VSP自由表面多次波叠前深度偏移叠加成像。本发明有效利用自由表面多次波所携带的丰富信息，实现了炮检移动VSP自由表面多次波叠前深度偏移成像，为地质研究、钻井导向提供了准确的数据基础。

摘要： 本发明提供一种面向自由表面流的固体边界提取方法，包括获取自由表面流体中固体边界附近的若干流体粒子组成的流体计算域，计算固体边界的固体体积积分；将固体体积积分转化为固体边界与各流体粒子支撑域相交面上的表面积分，并使用若干三角形代表相应表面积分；生成一均匀网格结构存储若干三角形，获取每一均匀网格单元存储的三角面片；通过各流体粒子所属的均匀网格单元进行邻域查找，获取邻域内的各三角形索引，并对各三角形按照所在平面进行聚类；计算每一流体粒子的每一类三角形相应的固体边界积分，得到自由表面流的固体边界。本发明通过对所有三角形聚类，避免了在相邻三角形之间引入不连续性，能够处理复杂的实心边界。

摘要： 本发明公开了一种考虑非定常摩擦模型的自由表面瞬态流的FVM模拟方法，包括如下步骤：构建包含布鲁诺非定常摩擦模型的管道自由表面瞬态流动控制方程；根据有限体积法的计算特性，将计算区域进行网格划分；采用有限体积法计算包含了布鲁诺非定常摩擦模型的自由表面流动；进行模型评价验证。本发明利用改进的布鲁诺非定常摩擦模型的FVM来模拟管道自由表面瞬变问题，能够解决现存特征线MOC格式中存在的质量不守恒、库朗特数小于1.0时模拟耗散大以及恒定摩擦模型不精确的问题，同时也能达到更高的精度，以达到实际系统中能实时准确模拟，对于实际管道系统的实时控制模拟的精度、稳定性以及效率具有重要意义。

摘要： 根据一实施例的用于在连铸工艺中防止漂浮物混入各具有排放口的钢包及中间包的自由表面的装置，其配置为安装在所述钢包及所述中间包的排放口，所述防止漂浮物混入装置包括：盘状的板以及支撑部，安装在所述板，并配置为在所述钢包及所述中间包的每个排放口周围的表面上支撑所述板，并且，所述钢包的排放口的半径与所述板的宽度之比或所述中间包的排放口的半径与所述板的宽度之比均至少为1以上。

摘要： 本发明公开了一种基于粒子与网格相结合的自由表面张力建模方法。所述方法包括：对液体采用粒子进行离散，对计算区域设置网格，并将粒子的位置存储到网格内；求解粒子的法向量；判定自由表面粒子；设置网格的level‑set函数并进行光滑处理；计算网格level‑set函数的梯度；计算自由表面粒子附近网格的曲率；计算自由表面粒子的曲率；插值网格level‑set函数的梯度到自由表面粒子；计算自由表面粒子的张力，从而得出速度和位移，完成自由表面张力建模。本发明所提出的粒子与网格相结合的自由表面张力建模方法无需设置气体粒子，大大减少了计算量，又确保了表面张力的计算精度，该方法可以方便地使用于二维和三维数值模拟。

摘要： 本发明提供了一种自由表面流的水位和流量推求方法，其特征在于包括以下步骤：a.将河道断面信息进行数据化处理，建立每个计算断面上水位、断面面积、断面湿周、水力半径的线性关系；对模型参数、初始条件和边界条件进行数据化处理；b.将上述线性关系以及模型参数、初始条件和边界条件的数据代入一维水动力基本控制方程并进行数值求解，依次根据边界条件和已知时刻值推求下一时刻值，直至满足计算需要；c.输出不同时刻的断面流量、断面水位以及不同断面的水位过程和流量过程。本发明为工程规划、设计以及洪水分析与管理提供可靠的技术支撑。

摘要： 本发明提供一种面向自由表面流的固体边界提取方法，包括获取自由表面流体中固体边界附近的若干流体粒子组成的流体计算域，计算固体边界的固体体积积分；将固体体积积分转化为固体边界与各流体粒子支撑域相交面上的表面积分，并使用若干三角形代表相应表面积分；生成一均匀网格结构存储若干三角形，获取每一均匀网格单元存储的三角面片；通过各流体粒子所属的均匀网格单元进行邻域查找，获取邻域内的各三角形索引，并对各三角形按照所在平面进行聚类；计算每一流体粒子的每一类三角形相应的固体边界积分，得到自由表面流的固体边界。本发明通过对所有三角形聚类，避免了在相邻三角形之间引入不连续性，能够处理复杂的实心边界。

摘要： 本发明公开了一种适用于多分辨率粒子法的自由表面识别方法，包括如下步骤：选取计算域范围，确定计算域的空间维度，以及影响域面积占比计算所在平面；得到所有粒子的初始空间位置，确定用于自由表面判别的影响域半径；确定影响域任一粒子所占影响域面积；确定自由表面粒子影响域面积占比判别标准；借助静水模拟，选取最优影响域半径以及内部流体粒子的影响域面积占比参考值，确定影响域面积占比判别公式，确定最终的多分辨率条件下的自由表面粒子判别方法。本发明通过计算目标粒子影响域被邻域粒子占据的面积，摆脱核函数的限制，能够准确地识别出多分辨率条件下自由表面粒子，解决多分辨率条件下自由表面粒子无法识别或错误识别的问题。