河道整治工程水流影响数值计算分析研究

采用二维非恒定水流泥沙有限元数学模型对某河段在典型水沙条件下的冲淤、水位、流速大小等值线、流场分布、河势以及水流平面形态等物理量进行了计算和分析,研究了现有河道整治工程对水沙条件的适应性。     

修建辛安渡大桥对河道防洪影响的数值模拟

由于沪汉蓉铁路交通要道需要进行提速,铁路部门拟在湖北汉丹线跨沦河处新建辛安渡大桥.沦河上修建桥梁必然会对河道水位和流态产生影响,为了分析辛安渡大桥对沦河的防洪影响情况,建立了非正交曲线坐标下平面二维水流数学模型,并应用该模型对沦河修建辛安渡大桥前后的水流情况进行了模拟.模型计算结果表明,桥梁修建后对工程附近河段水位和流速影响均较小,基本上不会对沦河防洪产生不利影响.     

引桥式高桩码头对弯道河流流态影响的数值模拟

为研究引桥式高桩码头对弯道河流流场的影响,建立平面二维数学模型,基于弯道水流的运动机理,首先对数学模型进行了典型试验验证,然后模拟广东西江一引桥式高桩码头对该河弯道段流场的影响,指出码头建设使弯道河道流速发生了独特变化,关于此方面的数值计算有待进一步研究.     

河道水流三维流速场的数值模拟研究

为了寻求一种先进的数值模拟方法来研究河段水流的流场特性,采用VOF紊流数学模型对大渡河安顺场堤防工程兴建河段建堤前后的水流流速场进行了三维数值模拟研究,模拟计算了该河段堤防兴建前后流速场内流速大小、方向、水位等的变化情况。计算表明,VOF紊流数学模型是一种处理复杂自由表面的有效方法。该法不仅具有稳定性好,灵活性强和精度高的优点,而且网格划分灵活,因此能较好地模拟不规则河道边界,很适合于天然河道三维水流流速场问题的数值模拟研究。     

修建辛安渡大桥对河道防洪影响的数值模拟

由于沪汉蓉铁路交通要道需要进行提速，铁路部门拟在湖北汉丹线跨沦河处新建辛安渡大桥．沦河上修建桥梁必然会对河道水位和流态产生影响，为了分析辛安渡大桥对沦河的防洪影响情况，建立了非正交曲线坐标下平面二维水流数学模型，并应用该模型对沦河修建辛安渡大桥前后的水流情况进行了模拟．模型计算结果表明，桥梁修建后对工程附近河段水位和流速影响均较小，基本上不会对沦河防洪产生不利影响．     

光大生物质发电厂取水工程对通航影响的数学模型研究

基于有限单元方法,建立了平面二维水流数学模型,对取水口边界条件进行了研究。利用该模型计算了光大生物质发电厂取水工程建设前、后取水建筑物及其附近航道的流速、流向和水位等水流特性,分析了典型控制水位下,取水口建筑物及其取水对航道通航条件的影响,结果表明:取水工程不会对通航产生影响。     

桥墩组中轴线与水流方向夹角过大对河流流场影响的数值模拟研究

为研究桥墩组中轴线与水流方向夹角过大对河流流场的影响,采用平面二维数学模型首先模拟不同夹角下桥墩组对理想矩形水槽水流流场的影响,然后计算工程实例.结果表明桥墩组中轴线与水流方向夹角越大,桥墩对水流流场影响越大.最后得出结论:将左右幅桥墩错开布置可较好地减少因桥墩组中轴线与水流方向夹角过大而引起的对河流流场不利的影响.     

导流明渠流速与底宽及流量的非线性关系

建立了用于模拟导流明渠流场的平面二维水流数学模型,采用局部连续非规则网格划分计算区域,有限体积法求解水深积分方程,显式MacCormack预测-校正格式步进计算.利用物理模型的测量数据对数学模型进行验证,数值模拟结果与测量数据吻合较好,表明建立的数学模型能合理地模拟明渠内的水流.通过模拟一系列底宽导流明渠内的流场,得到了底宽一定时明渠最大流速随流量的变化关系,以及流量一定时明渠最大流速随底宽变化的斜率,进而得到了斜率与流量之间的非线性关系,研究成果可为导流明渠的设计提供依据.     

河道滩区风机群对漫滩洪水影响的数值模拟研究

对于河道宽滩区修建的风电场工程,其风机塔筒群的阻水作用可能会对所在河段的洪水演进及河势稳定有所影响,必须予以了解和评估。本文基于MIKE21软件,建立了某风电场所在河段的二维平面水动力数学模型,并对模型进行了验证。在验证洪水条件下,特征断面模拟水位与设计水位的相对误差均小于1%,表明模型阻力参数设置比较可靠。对风电场所在滩区的水流阻力进行了概化处理,然后运用模型开展了风电场工程建设前、后两种条件下设计特征洪水的数值模拟,得到了该河段在设计特征洪水演进过程中的水深、流速等数据。通过对比分析工程壅水及主流线位置变化可知,该滩区风机塔筒群引起的工程壅水较低、流速变化较小、主流线位置变化不大,不会引起该河段河势的明显变化。研究成果对滩区风电场工程规划设计具有一定的参考价值。     

考虑扩散应力项的弯道平面二维水流数学模型

借鉴弯道水流流速沿垂向分布的研究成果,在二维浅水方程的基础上计入沿垂线方向变化的流速与沿水深平均流速之差引起的扩散应力项,在正交曲线坐标系下建立了平面二维水流数学模型.对Rozovskii 180°弯道的计算表明,本模型计算结果比不考虑扩散应力项的模型更如实地反映了弯道水流特性,对扩散应力项的分析表明其在二维弯道水流模拟中发挥很大的作用.