The effect of inlet design on the flow within a combined waves and current flumes, test tank and basins
The effect of inlet design on the flow within a combined waves and current flumes, test tank and basins
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入口设计对波流组合水槽、测试池和水池内流量的影响
DOI：
10.1016/j.coastaleng.2014.10.004
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发表时间：
2015
影响因子：
4.4
通讯作者：
Robinson A
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Robinson A
海洋通过波浪和水流的运动是清洁和安全能源的重要来源。然而，任何建造用于在海洋中操作的结构将经历大的变化的力和困难的环境。因此，为了降低开发海上结构的成本和风险，在实验室中开发真实且可重复的海洋条件至关重要。建立在以前的努力，实验验证的数值模型被用来预测的电流只有在水槽能够结合波和电流。然后，该模型被用来模拟普通水槽配置内的流动，并在一个新的概念称为“隔离进口水槽”。然后分析这些模拟的结果，以评估每种水槽类型的性能，并了解控制每种类型的流体动力学。水槽的性能被发现在很大程度上是由剪切层的创建和消散。试验证明，与以前的水槽配置相比，使用隔离入口的水槽需要显著更少的下游长度来实现发展流和可接受的湍流水平。隔离入口具有额外的好处，即在可以使用传统造波机的地方创建静止区。进一步的模拟被用来研究隔离入口水槽的设计，并演示它是如何工作的。这篇论文应该对科学家和工程师有用，他们希望设计水槽、试验槽和水池，创造类似海洋的试验条件，从而扩大实验室试验的范围。
The motion of the sea, through waves and currents, represents a large source of clean and safe energy. However, any structure built to operate in the sea will experience large varying forces and a difficult environment. It is therefore crucial to develop realistic and repeatable sea-like conditions in a laboratory in order to lower the cost and risk of developing off-shore structures. Building on previous efforts, an experimentally validated numerical model is used to predict the current-only flow in flumes capable of combining waves and current. This model is then used to simulate the flows within common flume configurations and within a new concept known as the “isolating inlet flume”. The results of these simulations are then analysed to assess the performance of each flume type and to understand the fluid dynamics that govern each type. Flume performance is found to be largely determined by the creation and dissipation of shear layers. The tests proved that a flume using the isolating inlet requires significantly less downstream length to achieve a developed flow and acceptable turbulence levels than the previous flume configurations. The isolating inlet has the additional benefit of creating a still zone where a conventional wave-maker might be used. Further simulations are used to investigate the design of the isolating inlet flume and demonstrate how it works. This paper should be of use to scientists and engineers seeking to design flumes, test tanks and basins that create sea-like test conditions, thus improving the scope and range of laboratory testing.
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