润扬大桥桥墩冲刷模型设计

采用二维数学模型与局部概化物理模型结合,对润扬大桥新型桥墩型式的冲刷特性进行研究.数学模型计算桥址附近的流场并为物理模型提供边界条件,物理模型研究不同流量条件下桥墩的局部冲刷特性.设计中数学模型根据润扬大桥桥址所处位置及水文特点,对计算范围、设计流量和边界条件等主要问题进行探讨,保证了流场计算的精度,物理模型特别考虑模型设计中的模型比尺、模型沙选择及定床水流验证和动床输沙率定等因素,为研究成果的可靠提供了保证.     

滨海核电厂明渠深水温排放三维数值模拟研究

核电厂温排水对海域环境的影响不容忽视,数学模型是预报温排水扩散范围的重要手段。三维数学模型能反映水温垂向分层,相比二维模型更为精细,由于其对垂向流速求解存在简化,应用于不同排放型式的模拟精度尚需要深入论证。本文针对深水明渠排放型式开展了温排水三维数值模拟,计算结果与物理模型及近区浮射流模型Cormix进行了对比,结果表明三维数学模型计算的1 ℃温升范围与物理模型接近,4 ℃温升范围较物理模型和Cormix显著偏小。本项研究表明现有三维数学模型单独应用于明渠水深排放型式难以同时兼顾近远区模拟精度,需要进一步开展与近区浮射流模型的耦合研究以提升其适用性。     

长渡槽段水流运动的复合模拟研究

长渡槽具有输水线路长、沿程过水建筑物类型和数量多的特点。为研究其内水流运动要素的空间变化，采用二维数学模型计算存在难以由设计给出的一维糙率系数出发确定二维糙率系数等模型参数的困难,采用三维数学模型计算则过于复杂,采用物理模型试验又不太经济。本文以南水北调中线工程总干渠沙河渡槽为例，采用复合模型技术，即以平面二维数学模型计算为主，综合利用一维、三维数学模型计算与物理模型试验来确定平面二维数学模型中的模型参数，既经济又有效地解决了以上难题。     

桩墩壅水数值计算方法

利用已有的物理模型试验成果,建立平面二维水动力数值模型,对桩墩的壅水进行计算,探讨几种紊动黏性取值方式对壅水计算的影响。研究结果表明:桩墩壅水的计算值与实测值吻合较好,验证了数学模型的合理性;利用选取常量、控制计算单元Peclet数以及应用Smagorinsky方程等3种紊动黏性取值方式均可以成功地进行壅水计算,其中以Smagorinsky方法最优。     

应用数学模型与物理模型相结合研究工程泥沙问题

本文介绍葛洲坝水利枢纽采用数学模型与物理模型相结合的方法对水库库区泥沙问题进行研究的经验:一维数学模型研究全库区的泥沙冲淤过程和平衡情况,物理模型则研究变动回水区库段的三维水流航道泥沙问题。这种研究方法是研究大型水利枢纽工程泥沙问题的重要途径;两种模型能起互相配合,相辅相成的作用;能减少物理模型试验河段的长度和主要设备、经费开支:能减小物理模型的时间比尺变态率和模型几何比尺变态率,提高模型试验精度。本文评述了葛洲坝水利枢纽采用的数学模型——水库不平衡输沙研究,并提出数学模型与物理模型相结合应注意的问题。     

复合模型在平原串流河段水流运动模拟中的应用

本文采用物理模型和平面二维数学模型结合(即复合模型)的手段对平原串流河段的水流运动进行研究,即首先建立整个大范围串流区水流运动的数学模型,通过数学模型的计算成果得到工程附近局部区域的横向边界及水流条件,然后建立局部区域物理模型,并以北汝河片串流区为例,建立了北汝河片串流区的复合模型,对南水北调穿河工程不同方案实施前后工程附近的水位及流速变化进行了对比研究,研究结果表明复合模型能够较好地描述串流区内的水流运动特性.     

基于不同数学模型对某弯道式渠首水沙运动的数值模拟对比研究

以新疆某弯道式渠首为研究对象,分别采用CCHE和Fluent建立数学模型,对该渠首水沙运动规律进行数值模拟研究,并将模拟数据与物理模型试验结果进行比较分析。研究结果表明:两种数值模型的计算结果与物理模型结果吻合都较好,但与Fluent模型相比,在水流流态方面,CCHE模型能更准确地反映弯道下段自由水面的横比降现象;在泥沙横向淤积方面,CCHE模型可充分体现环流作用下泥沙冲淤效果;在计算用时方面,CCHE模型也明显耗时更少,证明CCHE模型能够更高效、更准确地模拟预测弯道水沙运动。     

鸭河口水库溢洪道泄流能力研究

根据鸭河口水库溢洪道改建方案,由于堰顶长度增加(比常规实用堰多了一段引渠),其泄流能力不能按一般实用堰进行计算。采用Fluent流体计算软件对溢洪道的泄流能力进行了数学模型分析,并用物理模型对其进行了检验。结果表明:理论计算采用的公式是用于标准堰型时的计算公式,难以满足特殊堰体泄流能力计算的需要;数学模型对边界条件等难以完全模拟;物理模型最能反映真实情况。从水库安全出发,以物理模型试验值作为水库调洪演算的依据;其研究数据对类似工程堰型泄流能力分析具有参考价值。     

特征线法在溪洛渡泄洪洞挑流鼻坎设计中的应用研究

主要介绍了特征线法在溪洛渡泄洪洞挑流鼻坎设计中的应用情况，采用特征线法建立了异形扭曲底面条件下的泄洪洞挑坎水流流场计算数学模型并编制了可视化计算程序，由计算结果可以得到挑坎上水流的自由表面形态、断面水深和沿垂线平均的流速分布，该模型计算结果得到了物理模型试验的验证，二者结果基本一致，从布表明该计算模型的可靠性，采用该计算模型能够直观、快速地进行挑坎体型的方案比较。     

长江口污水排放试验和计算的研究

本文扼要介绍了长江口污水排放的物理模型试验和数学模型计算。为潮汐河口的水环境研究提供了经验。迳流和潮差是影响污水稀释扩散效果的主要因素。在枯季小潮期间小于100倍稀释倍数的污染面积最大,而在一个全潮周期中,憩流时的扩散效果最差。由于往复水流的存在使得浓度物质在扩散过程中相互叠加。还介绍了物理模型试验中的主要仪器设备、基本试验方法以及一维和二维数值计算。并将模型试验、数值计算成果与现场观测资料作比较,其结果是一致的。     

展望水流泥沙数学模型在港口航道工程研究中的应用

一、前言在港口和航道工程的研究工作中,往往是以物理模型试验和分析计算为主要方法来进行。近十多年来,由于以电子计算机为主要工具的数学模型有了很大发展,所研究的课题,无论在质量或数量上,均有较大的改进。特别是80年代以来,一些先进国家对这方面的工作,开展了广泛的研究,取得了不少进展,有些国家对一些比较成熟的并能直接用于生产和科研的数学模型,建立了软件包系统,以利于推广和应用。我国在这方面     

灞河橡胶坝库区一维非恒定流数学模型的构建与应用

阐述了一维非恒定流水沙数学模型构建的基本原理,并应用圣维南方程以及非恒定泥沙连续方程建立灞河橡胶坝库区一维非恒定流数学模型,进而利用该模型对灞河橡胶坝库区的河床演变进行了模拟计算.结果表明:灞河B#橡胶坝库区的模拟计算结果与物理模型试验结果符合良好;且在计算库区各时段河底高程变化中具有较好的精度.     

亭口水库泥沙研究方法

在多沙河流上修建亭口水库,选用合适的泥沙研究方法,对工程设计至关重要。用泥沙物理模型的试验成果验证泥沙数学模型的计算结果,用数学模型计算在空间与时间上延伸物理模型试验。两者相互补充,能有效地解决水库计算中的泥沙问题。     

建筑物密集城区溃堤水流二维数值模拟

本文对建筑物高度密集的城区溃堤洪水进行了数值模拟。模型采用有限体积法对二维浅水方程进行了非结构离散，以Roe格式的近似Riemann解为基础计算界面通量。为考虑社区和楼房的容水性能引入了侵入系数的概念，采用物理模型试验结果验证了该数学模型的准确性和稳定性。应用该模型对哈尔滨市未来可能发生的溃堤洪水进行了模拟，研究表明，以二维路网为主要计算区域时，网格尺寸的大小对计算结果影响并不明显，而不同的侵入系数则对其影响较大。     

香港水质模型研究及其应用

近年来,香港地区对于水质模型研究极为活跃,包括在数学模型和物理模型方面,本文综述香港在水质模型研究方面的一些成果,及其在城市污水治理,港口与机场建设、海洋渔业养殖等方面的应用。     

复合土工膜缺陷渗漏试验的饱和-非饱和渗流有限元模拟

介绍了复合土工膜缺陷渗漏量室内物理模型试验以及缺陷渗漏量的经验拟合公式等成果。应用非稳定饱和-非饱和渗流理论和Galerkin有限元法,建立了三维有限元数值计算模型,对该试验进行数值模拟。根据物理模型试验试样的轴对称性,选取中心角10度的试样建立精细三维有限元模型,详细模拟了室内试验条件下不同压力水头作用的渗漏在砂土试样中变化情况,并计算了渗漏达到稳定时的渗漏量。数值模型计算成果与物理模型试验结果变化规律一致,论证了数值饱和-非饱和渗流方法可以较好地模拟复合土工膜缺陷渗流场,并计算缺陷渗漏量。     

水库泥沙淤积形态的数值模拟计算与试验研究

针对水库水流和泥沙淤积特点,将水库进行物理模型概化处理,修建长6 m,宽2 m,高0.5 m的概化物理模型;以其模型试验结果验证了采用Eulerian两相流模型、标准k-ε紊流模型及推移质冲淤计算模式,计算的水沙淤积形态,并将该数学模型应用于实际水库工程中,初步分析了水库库尾泥沙淤积形态与库岸坍塌破坏的相互作用关系。     

水平方管内固液两相流运动特性数值模拟

将周力行建立的k-ε-kp两相湍流模型引入固液两相流的研究中，对水平方管内挟沙 水流固液两相的时均特性、脉动特性以及颗粒密度分布进行了数值模拟。将计算结果与k-ε-Ap模型、动理论计算结果以及物理模型试验观测结果进行了比较，发现k-ε-k p模型数值计算和物理模型试验观测结果的一致性较好；和kεAp模型相比，由于考虑了颗粒相的湍动特性在固液两相流中的作用，k-ε-k-p两相湍流模型可以得到颗粒的脉动速度分布；和动理论相比，k-ε-kp模型无法准确地预测固相的垂向脉动速度，需要引入各向异性的两相流模型。     

建筑物密集城区溃堤水流二维数值模拟

通过考虑社区和楼房内部的容水性,引入侵入水量的概念,建立了能够模拟建筑物密集城区溃堤水流运动的数学模型。该模型采用有限体积法对浅水方程进行非结构离散,通过Roe格式计算界面数值通量,给出了侵入水量的合理估算方法。通过物理模型的试验结果验证了本文模型的准确性和稳定性。最后应用该模型对哈尔滨市可能发生的溃堤洪水进行模拟,计算结果表明,该模型能较好地模拟溃堤洪水在城区内的运动过程,侵入系数的变化对计算结果有比较明显的影响。     

南水北调中线沙河渡槽水力学试验研究

沙河渡槽全长约11.9 km,由5部份组成。为验证设计,采用水工物理模型与数学模型相结合的方法,对渡槽的水流运动特性进行了研究。结果表明：物理模型试验成果与数学模型计算成果吻合较好;设计流量与加大流量条件下,渡槽的水头损失计算值分别为1.750 m和1.946 m,而水头损失的设计值分别为1.770 m和1.968 m,设计值略大于计算值,水头略有盈余;设计流量与加大流量条件下,渡槽各段的水流衔接良好,无回流现象。