基于扩展型浅水方程的地表水与地下水整体数值模型

提出了能同时满足地下水和地表水运动的扩展型浅水方程,并结合非结构隐式有限体积法,建立适用于海岸、河口地区的地表水与地下水整体数值模型。在一套模型内同时模拟地下水与地表水运动,避免了传统方法两者交界面边界条件的匹配问题,且模型时间步长不受CFL条件的限制,计算效率较传统方法明显提高。模型成功模拟了滨海地区封闭型泻湖受外海潮汐影响而产生的水面震荡现象,计算值与实测值吻合较好。进一步通过与Thacker浅水湖振荡解析模型的比较,表明该模型还可应用于复杂潮滩海域地表水动边界的模拟。     

工程中液面波动的数值模拟

本文研究数值模拟含有自由表面的三维非定常流动的表面波动情况。运用部分单元法的概念成功地 各种复杂形状的边界以及复杂的边界条件和流场内部的障碍物，运用ＶＯＦ方法踪自由液面。     

岩体水力劈裂数值模拟研究进展

水力劈裂是岩体渗流-应力耦合研究的重要方面,涉及水电工程建设、石油开采、矿井突水防治、核废料地下处置、地下污染物运移、地应力测量等众多领域.介绍了水力劈裂模拟的PKN模型和KGD模型.模拟岩体水力劈裂的数值方法可分为连续变形数值方法和非连续变形数值方法,对连续变形数值方法的有限单元法、边界元法,以及非连续变形数值方法的流形元法、无单元法进行了分析.提出应进一步加强对岩体水力劈裂数值模拟在非线性、数值方法耦合、参数化等方面的研究.     

基于river边界条件的平原型水库数值模拟

为了掌握石佛寺水库蓄水后对库区周边地下水的浸没影响,应用数值模拟方法进行了设计蓄水高度下库区周边地下水位变化趋势的预测,采用Visual MODFLOW软件特有的river边界模拟了水库蓄水后地表水体对地下水位的影响。通过水库建成后蓄水试验实测的地下水位与利用建立的数值模型所预测的地下水位值进行对比分析,可以看出利用Visual MODFLOW软件的river边界处理平原型水库地表水对地下水的影响是可行的。     

基于浸入边界法的涡激振动流固耦合数值模拟方法

针对涡激振动的精确数值模拟,基于浸入边界法建立了一种处理涡激振动问题的流固耦合分区迭代数值求解模型,采用浸入边界方法处理振动结构的移动边界,并在Navier-Stokes方程中添加附加体力项以体现流固之间的相互作用。为实现流体与固体之间的强耦合作用,采用分区算法,在同一时间步内进行多次迭代求解直至收敛。为验证该方法,选用静止圆柱绕流与圆柱的"8"字涡激振动两个算例,与前人试验及数值计算所得结果展开对比,结果表明,该方法对涡激振动问题具有良好的适用性,有效性与准确性。研究成果可为工程领域中涡激振动问题的精确数值模拟提供了一种有效的计算方案。     

离散方法在输水管路系统水力瞬变数值模拟中的应用

在应用水击特征线法的基础上,以某一带旁路的水泵突然停泵为例,建立离散数值模型和集成数值模型。通过比较,验证了离散数值模型的可行性。数值模拟结果还表明,采用离散型数学模型可以降低复杂管路系统的边界建模难度,对于水泵、阀门等局部设备的水力特征的描述更加简洁,且避免了集成模型把装置内部的水头损失集中在某个截面处理,更加贴近实际。     

基于二维浅水方程的城市地面洪水演进数值模拟研究

探究城市内涝灾害数值预报对城市的防洪减灾及灾害评估具有重要意义。基于三角形非结构网格,采用Godunov型有限体积法建立了一个高精度的二维浅水水动力数值模型。该模型使用Roe格式计算界面通量,可以较好地捕捉洪水的动边界运动,模型将静水压力项放入源项中,减少了由于地形底坡项带来的数值解伪震荡。该模型对动边界以及负水深处理技术进行了改进,能够有效提高模型模拟的精确度和静水和谐性。在应用3个算例对模型进行率定的基础上,将模型应用于浑河、太子河之间浑太胡同区域的地表洪水演进的模拟中。结果表明:浑太胡同内洪水演进的水深、流场变化均较为合理,组合溃堤各水深淹没面积均为最大,模拟结果很好地验证了城市区域雨洪的流动演变过程,证明该模型可以用于复杂地形的城市由降水形成的暴雨积水及地表洪水演进模拟过程,模型可快速为城市防汛减灾提供积水情况及涝情信息。     

基于任意形状网格和精确几何边界的数值计算

有限元网格形状要尽可能规则,网格之间必须通过结点连接,这些要求给复杂形状求解域的数值计算带来很大的前处理工作负担,而且实际的曲线边界一般要离散成有限单元能够描述的形式,难以模拟CAD模型的精确几何。针对这些问题,基于独立覆盖流形法提出任意形状且任意连接的覆盖网格,在CAE分析中模拟CAD模型的精确几何边界及其边界条件:将求解域划分为可包含曲线边的任意形状的块体网格,可以采用单纯形解析积分和数值积分2种方式进行块体积分;仅需在积分过程中考虑块体之间的窄条形(包括曲线条)的覆盖重叠区域,而不必在计算模型中生成这些条形;通过边界条实现本质边界条件的严格施加,包括曲线上的边界条件;给出2个数值算例验证了方法的有效性。任意形状的覆盖网格将为实现基于精确几何模型的数值计算及其完全自动化的前处理开辟新的路径。     

数值波流水池构造方法研究

该文在FLUENT软件平台下构造了二维数值波流水池.基于不可压缩流体RANS方程建立数学模型,使用VOF方法追踪自由面位置;将水池入口取为波浪与水流相遇并产生相互作用的起始位置,给定入射静水波和水流叠加的边界条件;在水池下游设置消波区,采用动量源项消波方法对波浪进行衰减,消除波浪在水池出口边界处的反射,生成了波浪和水流共存的稳定流场.针对不同水流流速剖面和波浪条件进行了数值模拟,并通过实验数据考核数值水池模型的准确性.对Thomas的实验数据进行数值仿真,得到了不同流速的均匀逆流对波高和波长的影响;针对剪切流,模拟了Kemp等的实验数据,计算不同波幅的波浪在非均匀顺流和逆流中的变形.结果显示,数值结果与实验数据吻合良好,表明了该数值波流水池模型能够较为准确地模拟波浪和定常水流的相互作用.     

冲击荷载作用的离散-连续耦合数值模拟

强夯、冲击碾压工法广泛应用于水库堤坝、港口等水利工程。目前,冲击荷载作用下,复杂的动力响应研究主要依据室内模型试验和工程经验,数值模拟研究较少。本文结合离散单元法和有限差分法的优点,建立了冲击荷载作用的离散-连续耦合数值模型。冲击荷载作用中心区域采用PFC2D中的滞回阻尼模型进行精细模拟,周围区域采用FLAC2D中的摩尔-库伦模型进行模拟。在离散模型中,得到离散颗粒作用于边界墙的合力与合弯矩,根据力的平衡原理,分配到连续模型边界节点上,同时考虑到耦合边界不能承受拉应力,进行二次调整,实现边界面应力的传递;并通过接收连续模型中边界节点的速度,来指定离散模型中边界墙的速度,实现边界面速度的传递。对比模型试验结果验证了冲击荷载耦合模拟的可行性,为今后堤坝、码头堆场等加固处理及动力稳定性分析提供一种新的研究手段。     

浅谈急流槽入水簸箕口与路面连接处裂缝的防治

对高等级公路急流槽入水簸箕口与路面连接处的裂缝的防治,是对急流槽病害防治的关键,其原因是随着高等级公路通车运营时间的推移,该处基本上都出现开裂的现象,开裂的裂缝导致急流槽出现病害,是急流槽病害的主要成因之一;而且在处治的过程中可采取新材料和新施工工艺,并且实施治理之后经济和质量的优良效果较传统维修方法更为明显。     

长江中游微弯河段码头对航道的影响分析

微弯河段存在着螺旋流及横比降,水力特性相对复杂,在微弯河段修建码头对航道的影响势必与顺直河段不同。以微弯河段处的左岭卸煤码头为例,通过对数模结果及实测资料的分析,发现该工程的兴建对附近水位、流速影响较小,工程前后流速变化等值线横纵向延展长度相当;工程的建设对附近水域河床演变与船舶航线影响较小,但对附近航标的功能发挥有一定影响并需对航标进行优化配置。     

泥结碎石道路在怀洪新河工程中的应用

一、工程概况 怀洪新河工程是一项以分泄淮河洪水、扩大漴潼河水系排水出路为主,兼有灌溉、航运等综合效益的大型工程.河道全长125km,其中安徽省境内约95km.怀洪新河大部分河道是利用原有河槽和湖泊洼地开挖、疏浚并在两岸筑堤而成.因此,两岸地形较为复杂,堤身线路长,交通不便.为方便日常堤防管理和汛期人员及防汛器材迅速及时地调运,怀洪新河防汛道路按设计要求尽量布置在堤顶或尽可能靠近堤防,并根据堤身高度、堤防防汛难度和保护范围大小及重要程度布置在堤防一侧,全长约96km.     

南水北调西线工程水环境影响分析

南水北调西线工程调水后，引水坝址下游局部河段水量明显减少，但影响范围和程度十分有限。随着两岸环保力度的加大，排污量的减少，径流量减少对局部江段水质的不利影响，可得到控制。预估调水后下游水质不会发生类别变化。     

水泥土置换法在小清河王道闸工程软地基处理中的应用

小清河王道闸工程坐落在软基上以水泥土置换法进行工程软地基处理,可就近取材,方便施工,降低成本,大大提高地基的承载力,降低地基压缩性,保证工程质量。