明渠不恒定分离流数值模拟及试验验证

本文应用平面二维不恒定流数学模型成功地模拟了不恒定分离流的回流。通过与相应的明渠不恒定分离流的试验结果比较,流动图案、回流长度及正反向最大流速均相吻合,从而证明本文所依据的数学模型是正确的。     

基于有限差分法的跌坎冲刷一维数值模拟

跌坎冲刷是一种特殊的河床冲淤现象,涉及跨临界流以及剧烈的河床变形过程,数值模拟时由于Preissmann格式仅适用于模拟无间断点的连续水流,无法模拟跨临界流即有间断点存在的情形,因此常出现因急、缓流交替引起的数值振荡问题。基于此,依据河道各断面弗劳德数Fr的大小识别间断点所在位置,将河道划分为不同流段,确保各流段为相同流态的连续水流,对缓流、急流、水跃、水跌4种情况提出合适的边界条件分别进行离散求解,建立基Preissmann格式的跨临界流跌坎冲刷一维非恒定推移质输移数学模型。并利用水槽试验资料对数学模型进行验证,结果表明模型预测值与实测值吻合较好,说明所建立的跌坎冲刷模型预测的可靠性和适用性。     

平底抛物线形无喉段量水槽试验研究

本文通过三种文丘利槽的初步研究，推荐其中适合曲线形渠道测流的平底抛物线形无喉段量水槽，与传统文丘利槽相比，它具有显著优点：１过流能力强，低水位测流精度高；２方便泥沙及漂浮物通过；３结构简单，呈良好流线形，工程量小；４具有较高的临界淹没度和可变的喉口断面收缩比。文中考虑喉口控制断面动水压力分布特征并根据喉口面积收缩比的概念，推导出槽前水深与流量计算公式：通过在Ｕ型渠道上的室内外试验和计算机仿真，给出     

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。     

空腔回流区水沙特性的计算分析

建立了回流区水深平均平面二维水流泥沙数学模型，提出了平衡输水模式下回流区泥沙淤积计算方法；工江科学院空腔回尼沙淤积水槽试验数据，验证了回流区泥沙淤各计算方法的可行性和精度；通过数模计算分析，一方面加深了空腔回流区环流结构及含沙量分布的机理认识，另一方面研究了模型主炫对回流区水沙特性的影响。     

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.     

导流洞改作发电尾水洞过渡过程中明满流的数学模型

本文在总结前人研究成果的基础上，系统地考虑了导流洞改作发尾电水洞内明满流体特有的初始状态和边界条件的影响，对洞内共留空气和进，排气过程作了精心处理，应用有压不恒定流基本方程和理想气体状态方程建立了数学模型；通过大量计算与水力学模型试验对比，表明该数学模型是合理的，为类似工程设计提供了理论依据，具有实际的参考价值。     

潮流河段温排水影响的平面二维数值模拟

 为研究电厂温排水对受纳水体的温升影响，基于无结构的三角形网格，采用有限元算法，建立了平面二维非恒定流温排水数学模型。该模型建立在非恒定水动力学模型基础上，考虑了源汇项的作用，因此能适应于各种恒定与非恒定河道水流中的温排水计算，并能适应于喇叭形和蘑菇头形等多种排水形式。该模型在多项电厂程温排水问题研究中得到了成功应用，以位于长江下游感潮河段中的南京马渡电厂为例进行了计算分析，并采用实体模型试验成果对数学模型计算结果进行了对比检验。开发研制了数学模型的后处理软件，实现了温排水运动过程的动态演示。     

河网水流模拟计算数学模型探讨

文章提出了构建河网水流模拟计算数学模型系统的思路和方法,通过对各种数学模型的综合比较,确立了可以广泛应用于我国河网地区的水利计算数学模型,对各种类型的河网不稳定流计算模型进行了分析和总结。     

三峡工程引航道通航水流数值模拟应用研究

采用二维非恒定流数学模型,模拟了三峡工程上游和下游引航道在不同布置方案和各种枢纽运行方式下的引航道内非恒定水流.研究了坐标变换、网格划分、数值离散、动水边界及干床处理、计算成果可视化等关键技术,提出了处理方法.计算表明该数学模型稳定性好、收敛快、精度高;计算成果与模型试验成果较为吻合.     

均质土坝非恒定渗流模型试验

该文对不透水地基上的均质土坝模型,在线性变化水位边界条件下的渗流流态和特性进行了实验研究。测定了非恒定渗流过程中坝体内浸润面的变化过程和压力水头的变化,通过对实验数据的分析,得出了非恒定渗流在水位变化过程中的物理力学特性。该实验对江河堤坝在洪水涨落期间的坝体内渗流场变化的研究有较高的借鉴价值,同时为渗流数学模型的可靠性和准确性提供了最直接的检验数据。     

吴堡-潼关河段非恒定流水沙输移模型

新情势下的潼关水沙预报需要认识吴堡-潼关河段的水沙传播规律。以吴堡-潼关河段为研究对象,建立了非恒定流不平衡输沙数学模型,模型考虑了壶口瀑布陡坎跌水特征和小北干流的宽浅游荡特征。对1977年、1986年、2009年汛期洪水传播过程的模拟表明,模型具有模拟吴堡-潼关河段洪水演进和不平衡输沙过程的能力。同时,小北干流河床变形和冲淤过程模拟需要进一步改进。     

河道温度及浓度场的平面二维数值模拟

 立了河道水流、温度及浓度输运的水深平均平面二维数值模拟模型，由模拟水流、温度及浓度和紊流3个子模型组成。该模型在计算定解条件 模型参系数取值、河道岸边界和动边界模拟以及水流自动调整计算思想等方面进行了适用可行的处理。应用该模型进行了试验室空腔水槽温度和含沙量场以及长江口南支河段温排水及盐水入侵的数值模拟计算，证明了模型的可行性和适用性。     

计算各向异性岩心渗透率的方法研究

由于地质上的原因，储油气层岩石往往表现出渗透率的各向异性，正确认识渗透率的各向异性是油气田勘探与开发中的一项基础工作。根据改进的全岩心分析装置的测试数据，建立了描述流体在各向异性介质中三维不稳定渗流的数学模型和计算各向异性储油气层岩石渗透率张量的自动拟合模型，并采用逐步二次规划法进行了求解，从而为室内测量和解释各向异性岩心渗透率张量提供了可行的方法。最后，通过算例说明了方法的可行性和可靠性。     

生物絮凝泥沙运动输移数学模型

近几十年来,河流中生物絮凝泥沙的运动输移对河流生态系统与水工建筑物等造成的影响,已逐渐成为一个研究热点。本文将泥沙运动输移模型与生物絮凝机理模型耦合起来,构建生物絮凝泥沙运动输移数学模型,以预测富营养水生态系统中生物絮凝泥沙运动输移过程中的浓度及水位变化。模型中,通过求解一维非恒定流圣维南方程来计算水流,将生物絮凝视为导致悬浮泥沙絮团粒径变化的主要因素,通过不饱和非均匀输沙(泥沙/絮团)方法来模拟生物絮凝泥沙的运动。利用文献数据和室内水槽实验来验证生物絮凝泥沙运动输移数学模型,模拟结果与实验数据吻合较好,表明所构建的一维数学模型可以较好地模拟生物絮凝泥沙的输移特性。     

NUMERICAL SIMULATION OF DISCONTINUOUS FLOW IN CIRCULAR CONDUITS

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水电枢纽下泄非恒定流作用下的航道整治研究

水电枢纽下泄非恒定流具有日水位、流量频繁大幅波动的特点,对下游河道的河床演变与通航条件产生了严重影响。针对枢纽下泄非恒定流作用下河床演变与航道整治的特点,建立了贴体正交曲线坐标系统下的韩江上游二维水沙数学模型;在运用大量水沙实测资料对模型详细验证的基础上,对推荐方案实施后的整治效果与非恒定流对航深的影响进行了计算。     

长江下游近河口段一维水沙数值模拟

长江下游大通以下河道宽阔、支汉众多，同时受径流、潮流双重作用，水沙运动非恒定性强．基于以上特点，建立了长江下游大通至徐六径具有河网特点的一维非恒定流悬沙数学模型．经验证，模型能够反映径流、潮流双重来流、来沙条件下本河段内的冲淤．     

溃坝水流作用下急弯河道泥沙输移数值模拟

将有限元特征分裂算法(CBS)应用于二维浅水控制方程的求解中,建立了模拟溃坝水流泥沙输移的数学模型。CBS算法在计算对流主导的问题时具有很好的稳定性与较高的精度,适用于处理溃坝水流流速大,水位、床面变化剧烈等问题。应用该模型对90°急弯河道全溃所致的水流运动进行了数值计算,并与试验资料进行了比较,证实了该方法的可靠性。最后用该模型模拟了180°弯道中溃坝水流在缓坡、陡坡时的洪水演进与泥沙输移。结果表明:模型能够较好地模拟溃坝水流运动,模拟结果符合水流泥沙运动规律。     

河口潮流河段二维非恒定流数模研究及应用

本文基于SIMPLeR算法,以长江河口南通河段狼山～四号坝河道为计算实例,建立了一套河口潮流河段二维非恒定流数学模型。实例计算和验证表明：计算的潮位和潮流过程与实测过程吻合较好,计算的流场合理。采用该数学模型还进行了南通华洋液化气有限公司拟建的化工码头对河道及防洪影响的工程计算,也取得了较满意的结果。