标准门洞型过水断面简捷水力计算法

由于标准门洞型过水断面的水力计算涉及超越方程的求解问题，因而使目前的求解方法仅限于图表法或试算法，既不便实际工作又很难保证成果精度。通过对原计算函数的优化拟合，提出了标准门洞型过水断面水力计算的简捷表达式，避免了目前常规方法获解所存在的问题，在实用范围内，成果的最大误差仅为０．４８％。     

水中抛沙床面三维淤积形态研究

本文用具有浮力特性K-ε紊流模型研究水中抛沙床面三维淤积形态。该模型由一个连续方程、三个动量方程、两个紊流模型封闭方程、一个泥沙浓度方程和一个泥沙淤积方程组成。在用有限差分法对控制方程进行求解时，用破开算子法将控制方程分为对流、扩散和源项三部分，其中对流项用QUIKEST格式求解，扩散项用中心差分求解，源项用Gauss-Seidel迭代法求解。对8组水沙条件计算表明，不同的水沙条件可在床面形成两种不同类型的淤积形态：椭圆形和分叉型。并进而用浮射流分叉理论，对分叉型淤积形态从水沙运动机理和内部结构上进行了探讨。计算结果与实验室实测结果吻合良好。     

求解N－S方程的混合有限分析多重网格法

本文提出了一种求解Ｎ—Ｓ方程的混合有限分析多重网格法，对二维方腔流进行了详细的计算，发现多重网格法的收敛率受网格密度的影响很小．与用单层网格计算时的收敛过程相比，多重网格法有明显的优越性．     

非结构网格FVM模型及崖门水道三维模拟研究

模型采用二维三角形网格、三维四面体网格的非结构网格形式,利用有限体积法离散控制体积内积分后的控制方程.通过求解沿水深积分方程作为外模式计算水位,垂向采用坐标系简化表面和底部边界条件,求解三维浅水运动控制方程,计算流速垂向分布.将模型用于崖门水道三维潮流场的计算,利用实测资料对计算结果进行了验证,并对该潮汐河口水动力流场分布及控制因素进行了分析探讨.     

圆形过水断面均匀流水力计算的简化法

为简化圆形过水断面均匀流水深的计算及断面设计均涉及超越方程的求解问题，采用优化拟合原理，通过对均匀流基本方程及空余面积比函数的逼近拟合，获得了可直接完成求解的简化计算式，便于在实际设计工作应用     

用模式搜索算法求解梯形明渠正常水深

 梯形明渠正常水深在水力设计中经常遇到,但其求解无显函数形式的表达式 , 传统计算中的试算法或查图法不仅计算过程繁琐复杂,而且计算精度不高。通过引入一个无量纲参数——单位水面宽度,对梯形明渠正常水深的基本方程进行恒等变形,得到了求解单位水面宽度的超越函数,并证明该方程为单调函数。为此,将求解正常水深的问题等价于一非线性优化问题,并用模式搜索算法求解。实例计算及误差分析表明：该算法计算经济、收敛性好,为梯形断面水力计算提供了一种新的求解思路。     

非交错曲线网络的水流数值计算模型

在非正交边界拟合曲线坐标系下，建立非交锚网格变量布置的水流计算 模式。采用逆变速度分量作为独立计算变量。为避免出现棋盘格式压力场物理上的非真实解，采用动量插 值方法计算交界面处的流速插值，运用压力 校正法（SLMPLE、SIMPLEC或 SIMPLER）求解离散方程，并对S型弯道水流运动 进行数值计算。     

一个近岸海流数值计算模式及其检验

本文介绍一个简单的近岸海流数值计算模式。该模式以二维全流方程为基础,采用等距、跳点、隐式的总能量守恒型有限差分方案,在计算中差分方程组被分裂为适应过程、发展过程和耗散过程等三个方程组依次求解,通过若干实例的具体计算,对该模式的计算稳定性和数值模拟能力进行了检验,所得结果令人鼓午。     

板桩结构计算的拟简支梁法

基于竖向弹性地基梁计算模型，提出了板桩结构计算的拟简支梁法．通过在板桩拉杆锚碇点与板桩底端设置计算模型的人工支座，即将板桩的计算模型简化为简支梁，建立板桩与土的变形协调方程，再根据板桩的边界条件，建立静力平衡方程，求解得板桩的内力及拉杆拉力．应用拟简支梁法对我国板桩码头进行结构计算的结果，与通用有限元计算软件ANSYS的计算结果十分接近.     

水位流量关系回归的优化研究

通过分析传统水位流量关系曲线拟合过程中存在的精度不高等问题，在此基础上提出了运用绝对残差绝对值和及相对残差绝对值和作为拟合准则，采用目标规划法搜索求解方程中的参数，直接拟合水位流量关系的方法．实例计算中既应用了传统的线性变换后利用最小二乘法求解的间接拟合方法，也应用了本文提出的公式作为拟合标准，利用单纯形搜索求解的直接拟合方法，对方程中的参数进行了确定，并对这些方法进行了对比分析，结果表明本文所提出的方法拟合精度明显优于传统方法．     

FORECAST OF WATER TEMPERATURE IN RESERVOIR BASED ON ANALYTICAL SOLUTION

The water temperature in reservoirs is difficult to be predicted by numerical simulations. In this article, a statistical model of forecasting the water temperature was proposed. In this model, the 3-D thermal conduction-diffusion equations were converted into a system consisting of 2-D equations with the Fourier expansion and some hypotheses. Then the statistical model of forecasting the water temperature was developed based on the analytical solution to the 2-D thermal equations. The~ simplified statistical model can elucidate the main physical mechanism of the temperature variation much more clearly than the numerical simulation with the Navier-Stokes equations. Finally, with the presented statistical model, the distribution of water temperature in the Shangyoujiang reservoir was determined.     

对大水域电厂群温排水环境热影响研究的认识

对大水域电厂群温排水热影响课题研究的方向及路线提出了看法,即在热影响的预测和评估研究方面必须正视大水域电厂群温排水的特点,突破以往着眼于单一电厂的评估模式,提高数值模拟和物理模拟的精度,强化数值模拟和物理模拟之间的协同和互补作用;研发新的水质预报模型和大水域环境热容量的评估模式,建立大水域火、核电厂水环境管理信息系统。提出温排水余热的高效利用研究和水域水质温度标准的修订是水域环境热容量修复研究的主要内容。     

喷水推进系统在浅水高速工况下适应性问题的数值分析

针对单级喷水推进系统在浅水高速工况下适应性差的问题,提出了双级对转泵喷水推进方式。采用高质量结构化网格对数值模拟系统的各部件进行区域离散,利用不可压缩RANS方程模拟出喷水推进装置内复杂的流动情况。设计条件下的计算结果与理论推导结果的吻合性证实了数值方法的合理性。比较设计工况下的流量、喷水泵叶片的空化范围,得出了在输入功率相同的情况下,相比较单级喷水推进系统,双级喷水推进方式可以提高浅水作业能力的结论,并进一步探索最小航行深度。     

近岸海域电厂温排水数值模拟

 建立了守恒性好且能贴体模拟工程区域的二维水流-温水扩散数学模型,采用三角形网格划分计算区域,有限体积法求解水深积分方程。通过实测潮位潮流资料验证了模型的合理性,并在此基础上对近岸海域某电厂温排水的空间分布进行了预测计算,其结果为电厂设计和环境评价提供了依据。     

南迪普电站温排水影响数值模拟研究

为了评估电站的温排水对自然水域的影响,通过对巴基斯坦南迪普联合循环电站取排水系统进行平面二维数学模拟,对温排水水体的速度场和温度场进行了计算,并与物理模型试验结果进行了对比验证.结果表明:应用温排水运动的平面二维数学模型对宽浅河道进行温排水影响计算,可以较为准确地模拟温排水对自然水域的影响程度,并可对取排水工程布置方案...     

三峡水库近坝区三维流场及温度场的数值模拟

基于三维不可压缩流动的N-S方程建立水流水温模型,模型在动量方程中考虑浮力作用并取消了静水压力假定,采用大涡模拟紊流模型计算紊动扩散,并考虑水面散热及其太阳辐射的影响因素,适合于对复杂流态及其有密度分层流动的数值模拟。应用所建立的数学模型对三峡近坝区从庙河至坝前水域的三维流场及温度场进行了数值模拟,计算出的水温分布与坝前观测的水温分布二者符合良好。模拟结果表明,三峡水库在蓄水至139 m水位时,垂向没有明显的水温分层,与实测结果相符。     

一维河网非恒定流及悬沙数学模型的节点控制方法

本文的一维河网非恒定流及悬沙数学模型，是根据以一维圣维南方程组，悬沙非平衡输运方程及水位、含沙量节点控制法而建立。首先，利用单一河流有限差分方程组转换形式和节点处质量、能量守恒性，写出所有节点的水位控制方程组。求解此不规则稀疏矩阵方程组得到得有节点的水位，再由单一河流非恒定流的求解方法可获得所有单一河流的断面水位和流量。基于水注的节点水位控制法，本文提出了节点悬沙控制法。假设节点处冲刷或淤积较小，所有节点的含沙量控制方程组可通过输沙量守恒方程用矩阵形式写出。求解此不规则稀疏矩阵方程组，得到所有节点处的含沙量。所有单一河流断面处的含沙量通过单一河流悬沙输运的求解方法获得。本文介绍的模型适用于各种河网类型。作为检验，该模型成功地应用于珠江三角洲流域河网水流及悬沙的数值计算。     

2-D NUMERICAL SIMULATION OF RADIONUCLIDE TRANSPORT IN THE LOWER YANGTZE RIVER

The assessment of the radiological impact of the liquid discharges from nuclear power plants is a major issue for the environmental protection. In this study, a numerical model for the radionuclide transport in the aquatic environment is built, based on the hydrodynamic equations, including the complete set of Saint-Venant equations, the sediment transport equations, with consideration of several different particle sizes and the deposition and erosion of the suspended sediments, and the radionuclide transport equations. The exchanges of radionuclides between water, suspended matter and bed sediments are described in terms of kinetic transfer coefficients. The model is used to simulate the transport of the radionuclides discharged from a planned nuclear power plant project to be sited along the lower Yangtze River. From the model results, one may see the detailed temporal-spatial evolution of the radionuclide contamination in the solution, in the suspended matter and in the bed sediments. The model can be used as a basic tool for studying the environmental impacts of the liquid discharges from nuclear facilities on a river system.     

三维动边界破开算子法不恒定流模拟研究

本文以静水压强假定下的大尺度三维水流方程为基础，对微分方程采用混合破开算子法求解，并引入了透水介质法处理动水边界、自由水面边界和床底边界，将动边界问题转化为定边界问题求解，对大尺度水体中的恒定与非恒定流动进行了成功的模拟计算。     

Numerical and experimental turbulence studies on shallow open channel flows

The standard shallow water equations (SWEs) model has been proven to be insufficient to consider the flow turbulence due to its simplified Reynolds-averaged form. In this study, the k-ε model was used to improve the ability of the SWEs model to capture the flow turbulence. In terms of the numerical source terms modelling, the combined SWEs k-ε model was improved by a recently proposed surface gradient upwind method (SGUM) to facilitate the extra turbulent kinetic energy (TKE) source terms in the simulation. The laboratory experiments on both the smooth and rough bed flows were also conducted under the uniform and non-uniform flow conditions for the validation of the proposed numerical model. The numerical simulations were compared with the measured data in the flow velocity, TKE and power spectrum. In the power spectrum comparisons, a well-studied Kolmogorov's rule was also employed to complement both the numerical and experimental results and to demonstrate that the energy cascade trend was well-held in the investigated flows.