冷却池近区湍射流与远区环流耦合计算模型

针对浅水型冷却池的热污染问题,采用近区湍射流,远区浅水环流的耦合模型,流场的近区计算结果为远区计算提供边界条件,而温度场采用远近区耦合的迭代计算。计算结果与实验比较,符合良好。     

南水北调中线小南河串流片防洪水位计算

传统的多河流串流计算主要采用水库联调的方法,把串流的各条河流概化为静态水库,库水位水平且不考虑横向流动。为解决串流区水流的横向流动及水面线并不总像库水位一样水平的问题,采用二维非恒定流数学模型计算串流区洪水演进。通过概化地形、考虑入流、糙率、边界条件和水流的横向流动等因素,计算出了整个串流区域的水面线、水深、流速、出流等水力要素,并给出洪水演进模拟图,为确定河流与总干渠交叉建筑物的规模、总干渠左岸沿线水面线和对沿线村庄、农田的防洪影响提供了可靠的依据。     

轴流式水轮机转轮的准三维有族流动设计

本文提出了一种基于Ｓ１流面的轴流式水轮机转轮准三维有旋流动设计方法．通过联合迭代求解转轮区和导叶区平均Ｓ２ｍ流面流动以及转轮前后无叶片区螺旋流动，有效地考虑了转轮相关部件间流动的相互影响，克服了设计中给定转轮进、出口流动条件的困难．本文基于Ｓ１流面的给定Ｖθｒ分布的正、反问题迭代叶型设计方法，考虑了转轮内流动的周向不均匀性，保证了转轮的出力．通过Ｓ２ｍ流面计算给定初始叶形的Ｓ１回转流面反问题与平均Ｓ２ｍ流面正问题迭代，使得设计计算更为简便合理．     

轴流式水轮机转轮的准三维有旋流动设计

本文提出了一种基于Ｓ１流面的轴流式水轮机转轮准三维有旋流动设计方法，通过联合迭代求解转轮区和导叶区平均Ｓ２ｍ流面流动心化机前无叶片区螺旋流动，有效地考察了转轮相关部件间流动的相互影响，克服了设计中给定转轮进，出口流动条件的困难，本文基于Ｓ１流面的给定Ｖ分布的正，反问题迭代型设计方法，考虑了转轮内流动的周秒不均匀性，保证了转化的出力，通过Ｓ２ｍ流面计算定始初形叶的Ｓ１回转流面反问题与平均Ｓ２ｍ流面正     

奔牛水利枢纽导流河弯道水流特性分析

奔牛水利枢纽导流河弯道对水流流动影响复杂,须从水流流态、流速分布、冲淤计算分析弯道对水流流动影响。京杭运河与新孟河流量分配不同分流比工况下,导流河流态较为平顺,局部出现较大回流区但不影响整体通航条件;导流河纵向流速分布规律较为符合休克莱弯道水槽实验成果,表明该计算方法、边界条件设置合理,计算成果较为符合实际状况;导流河转弯半径设置合理,内侧最大流速分布范围小且小于下游河床不冲流速,抗冲满足规范要求。     

掺气减蚀设施后二维空腔流动计算

本文发展了文献[4]中提出的求解自由面重力流的h2类边值问题理论。运用解析函数的Riemann-Hilbert混合边值问题的h3类边值问题理论，导出了计算有重力作用情况下双自由表面二维空腔势流流动的边界程分方程，提出了确定空腔区水舌下自由表面的计算格式，并在物理平面上进行了数值求解。表明，该数值方法具有收敛速度快、边界适应能力强、计算量小、计算精度高和对初值要求不高等特点。计算结果与实测资料对比分析表明，来流佛氏数Fr<7情况下，无需考虑阻力影响，采用势流模型即可获得与实测值相符合的结果；而在来流佛氏数Fr>7情况下，由于射流掺气加剧，需引入阻力修正。     

过水堆石体的渗流计算

利用渗流微分方程及模型试验提供的溢流边界条件，通过有限差分法求解堆石体渗流场等势线的数值及渗流量。根据渗流动力方程及试验确定的阻力系数拟合方程，导出了堆石体内各流区通用的非线性渗流浸润线计算式。实例计算值与试验结果吻合。     

过水堆石体的渗流计算

利用渗流微分方程及模型试验提供的溢流边界条件，通过有限差分法求解堆石体渗流场等势线的数值及渗流量。根据渗流动力方程及试验确定的阻力系数拟合方程，导出了堆石体内各流区运用的非线性渗流浸润线计算式。实例计算值与试验结果吻合。     

调水工程非恒定流边界条件的等效渠道处理新方法

调水工程非恒定流计算分析的复杂性与边界条件的处理有很大关系。通过研究内节点边界条件的等效渠道处理新方法,除了分叉节点外,对于闸门、多功能自动调节堰井、调节池、泵站等节点,采用一段渠道数学等效的代替,用统一的标准数学模型描述,使渠网非恒定流计算问题规格化。     

二维突扩层流的开边界问题

以混合有限分析法结合相应的边界条件对二维突扩层流进行了Ｒｅ＝５６和１１４流动的计算，得出与试验资料十分吻合结果，发现Ｒｅ＝５６时流动是对称的，而Ｒｅ＝１１４时主流偏向一侧。同时对其开边界条件也进行了数值分析，得出计算区域应满足的最短距离。     

水轮机固定导叶和活动导叶后的卡门涡频率研究

本文使用非结构化网格对流动区域进行离散，这种方法保证了计算网格形态良好，从而提高了计算精度。在对影响卡门涡频率敏感的分离位置计算中，使用了差分方法进行紊流边界层计算，确定分离位置。通过卡门涡频率预估模型对岩滩水电站水轮机固定导叶和活动导叶后的卡门涡频率进行了计算，计算结果与实测结果一致。本文建立的水轮机固定导叶和活动导叶后卡门涡频率预估模型，可在设计阶段进行叶片绕流卡门涡频率的预估。     

多极子去奇异边界元法在三维水波问题中的应用

在众多水波问题,尤其是非线性水波问题求解中,巨大计算量和存储量一直是人们试图克服和解决的重点与难点。本文通过对简单Green函数基本解1／r做多极子展开,并应用到去奇异边界元法中求解三维水波问题。通过无限区域中水流对圆球绕射算例的数值计算,验证了多极子去奇异边界元法能给出高精度的满意结果,与传统边界元方法相比避免了边界积分中奇异性的单独处理并将计算量和存储量均降到了O（NIgN）和O（N）数量级,同时对完全非线性水波问题的时域模拟也得出了令人满意的结果,验证了该方法在处理大计算量问题中所具有的优势。     

A PARALLEL NUMERICAL MODEL OF SOLVING N-S EQUATIONS BY USING SEQUENTIAL REGULARIZATION METHOD

1 .　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅＮａｖｉｅｒ Ｓｔｏｋｅｓ (Ｎ Ｓ)ｅｑｕａｔｉｏｎｓｈａｖｅｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｉｎｄｕｓｔｒｙ ,ｓｕｃｈａｓｓｈｉｐ ｂｕｉｌｄｉｎｇｉｎ ｄｕｓｔｒｙ ,ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｉｎｄｕｓｔｒｙ .Ｆｒｏｍｍ[1] ｓｏｌｖｅｄｔｈｅＮ ＳｅｑｕａｔｉｏｎｓｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅＤｕｒｆｏｒｔ Ｆｒａｎｋｅｌｄｉｆｆｅｒ ｅｎｃｅｓｃｈｅｍｅ .Ｈａｒｌｏｗ[2 1] ｄｉｓｃｕｓｓｅｄｔｈｅＭａｒｋｅｒａｎｄＣｅｌｌｍｅｔｈｏｄ (ｏｒＭＡＣ)ｆｏｒｓｏｌｖｉｎｇｔｈｅＮ …     

COMPUTATIONAL RESEARCH ON WAVE MAKING OF MOVING WIGLEY HULL IN TIME DOMAIN

Based on Green＇s theorem, a time domain numerical model was constructed to simulate wave making phenomenon caused by a moving ship. In this article, the Rankine sources and dipoles were placed on boundary surfaces （i.e., the ship surface and free surface）, and a time-stepping scheme was employed. Its unique characteristic is that steady state can be realized from initial value by employing the time-stepping scheme and unsteady free surface conditions. In time domain, if the results of unsteady flow problem tend to data stabilization after many time steps of computation, they could be regarded as the data of steady ones. This model could be employed to steady or unsteady problems. Theoretical reasoning and computational process of this method was described in detail The linear and nonlinear boundary conditions on body surface were studied, and the relative means to realize these boundary conditions in iterative computation were also discussed. Some proper parameters about the model of the Wigley hull were determined by many numerical tests, and their influences on wave making resistance and wave pattern were discussed. According to the comparison between numerical results and data available in relative references, the method used in this work is proven to be a reliable method in time domain. And the lattice reorganization in every time step computation is a feasible numerical approach.     

挑流消能水气二相流数值模拟

采用VOF法对挑流消能从库区到下游水垫塘进行了全程水气二相流二维数值模拟。模拟了射流的空中轨迹线和水垫塘的自由水面，得到了计算域的流线、压力、流场、紊动能k及紊动能耗散率ε分布，并用物理模型对模拟结果进行了验证，二者吻合良好。说明利用湍流二相流模型及VOF法对空中射流水舌及水垫塘流态模拟是可行的。     

团结水电站水轮机转轮的改型设计

结合新疆伊犁团结水电站水轮机的增客改造，应用Ｓ２流面的反问题计算和准三元有旋流动的流动计算与边界层分析相结合的方法，重新设计了转轮。实际运行表明，新转轮在１８．０２ｍ水头下，机组出力达１２５０ｋＷ，较电站其它机组容量增加２０％多，且在较宽广的水头范围和负荷范围，机组运行平稳，振动小。机组满负荷运行近９０００ｈ，未见磨蚀痕迹。实践证明，该转轮的改型设计是成功的，为其它电站的改造创造了有益的经验。     

南水北调中线工程交叉河流白河设计洪水计算

南水北调中线工程白河交叉断面以上控制流域面积３５９４．６ｋｍ＾２。控制干流河长１１５ｋｍ面上游有相关联的大中型水库３座，设计条件复杂，水文资源匮乏，交叉断面设计洪水计算在南水北调总干渠沿线交叉流中极具典型性。     

局部开孔防波堤对斜向波反射的理论分析和试验研究

本文通过理论分析和试验研究相结合的方法，探讨了斜向规则波与局部开孔防波堤的相互作用。流体运动的计算域被分成两个子域，一个区位于开孔沉箱结构物外侧，另一个区位于结构物内。在每个子区域内，应用分离变量法和特征函数展开法以求得相应的速度势，在速度势的特征展开中考虑了非传播模态波。理论计算与试验结果对比表明，二者符合较好。基于对不同因素影响的分析，给出了斜向规则波在局部开孔结构前反射率的简化计算公式，在工程设计中可用于预估类似条件下结构物前的波浪反射率。     

数值计算域内产生波浪的方法

解决入射边界域内反射波浪吸收问题的方法之一是在域内产生所需的波浪，而在边界处采用其它方法来吸收域内反射波浪，本文采用源函数的方法。给出了Bossinesq方程计算域内产生波浪的方法，典型波浪的数值模拟计算结果表明，该方法可以在域内生产所期望的波浪。     

A DEM‐based parallel computing hydrodynamic and transport model

The sudden and accidental water pollution response system (SAWPRS) for Yangtze River in central China required to develop a hydrodynamic and transport model, which is readily available and capable of simulating a large river system within GIS environment. This study facilitates such effort by developing a parallel computing method based on digital elevation model (DEM) using overlapping domain decomposition approach (ODDA) and message passing interface (MPI) protocol. The hydrodynamic and transport model was redesigned using finite volume method for hydrodynamic and transport model dispersion, the SIMPLEC method for solving the flow field, and the pressure weighted interpolating method for the flow field modification. This modelling approach was verified in two experiments using different sets of computer clusters. The model output was evaluated against the measured data collected for the year 1998 for Wanzhou, an upstream river segment of Yangtze River. The relative error was found to be less than 10%. The performance of parallel computation was found excellent as evident from the cost efficiency values greater than 0.81 in both experiments and increased computation speed while increasing the number of computer clusters. Overall, the parallel computing modelling system developed here was found to meet all requirements of SAWPRS. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.