地表河网-地下水流系统耦合模拟Ⅰ：模型

本文通过采用联立求解地表河流一维明渠非恒定渐变流与地下水拟三维非稳定流运动方程的技术路线，提出了地表河网与地下水流耦合模拟算法。该算法中地表河网流动分别由质量和动量守恒定律而建立的连续性方程和运动方程所组成；地下水流采用多层“拟三维”非稳定流模型，通过彼此间的水力联系，建立了地表河网-地下水流耦合模拟评价模型，该模型可用于地表水与地下水转化关系较为密切地区的水资源综合评价预测中。  

水土保持措施减水减沙效果分离评价研究

根据耦合模拟概念性模型理论，把流域水流泥沙耦事模型应用于水土保持措施碱水减沙效果评估之中，首先把各类措施划分为减水型（或蓄水拦泥型）和植被型，然后利用模型对这两种类型措施引起的减水，减沙效果及总的减水减沙效果分离评估。通过对黑矾沟流域水土保持措施效果进行评估，其结果表明，该方法较合理，分离评估的各项结果也较符合实际情况。其中，计算的次洪产流量和产沙模数与实测值对比，其总结色对误差的相对值分别为２０  

水土保持措施减水减沙效果分离评估研究

根据耦合模拟概念性模型理论，把流域水流泥沙耦合模型应用于水土保持措施减水减沙效果评估之中。首先把各类措施划分为减水型（或蓄水拦泥型）和植被型，然后利用模型对这两种类型措施引起的减水、减沙效果及总的减水减沙效果分离评估。通过对黑矾沟流域水土保持措施效果进行评估，其结果表明，该方法较合理，分高评估的各项结果也较符合实际情况。其中，计算的次洪产流量和产沙模数与实测值对比，其总绝对误差的相对值分别为２０．１％和２０．４％。  

铸件充型过程流动与传热耦合模拟

对铸件充型过程流动与传热藕合模拟技术进行了研究，建立了综合考虑辐射、对传导等多种传热行为的有限差分法计算公式，并在Visual C 6．0平台上，自主开发了可集成于CASTSoft/CAE Ver5.0流场计算模块CASTFlow。新算法的应用提高了软件的计算效率，增加了代码的重用性。以法兰铸件为例，CAST-Flow与MAGMASoft的模拟结果基本一致，说明所提出的计算方法是可取的。  

城市排水管网与内部河道耦合模拟研究

基于城市排水管网模拟系统(DigitalWater Simulation),将城市内部河道与排水管网相互关联,分析河道水位与流量控制对城市管网排水能力以及上游区域积水内涝的影响。模拟结果表明,河道在高水位条件下,会对排水管网排水产生顶托作用,造成上游检查井液位上升,雨水管道充满度上升、流速下降,同时地表积水淹没范围扩大,积水深度增加,淹没持续时间增加。因此,应在雨水管网模拟评估时,将排水管网与城市内部河道进行耦合模拟评估,分析不同控制水位对排水系统的影响,确定汛期城市内部河道的合理运行水位,通过河道水工设施的动态调控,增强城市的排水防涝能力。  

地表水地下水的交互与耦合模拟研究现状与进展

在介绍"四水"转化概念模型的基础上,引出了地表水与地下水之间的联系及相互作用过程,归纳地表水和地下水交互作用研究的基本规律和方法;系统介绍和对比国内外典型地表水与地下水耦合模型的总体结构、特点、适用领域及模型的局限性。对地表水地下水交互作用过程及耦合模拟研究中存在的问题提出看法,认为集成模型应该解决时空尺度整合、参数的不确定性等关键问题,指出综合水循环和水质各组成部分的复杂系统模拟是模型发展的必然趋势,对今后研究工作的发展趋势和研究前景作了探讨。  

流域数学模拟系统发展方向及关键技术

重点介绍了黑河流域综合模型、数字流域模型、二元演化模拟系统以及黄河数学模拟系统等4个流域模拟系统的新进展;从发展理念、生产方式、质量评测、集成建模以及支撑途径等5个方面,凝练了系统模拟系统发展新态势,突出水-经济-生态过程的耦合模拟,注重构件化组装的集约化生产方式,突出模型科学评价和公共开发环境建设,重视多源数据同化和模型参数化.今后一个时期,要重点做好数学模型不确定性及评价技术、数学模型复杂数据高效存取及其仿真可视化、协调大尺度和跨学科模型集成及云服务技术、三维/四维变分同化技术、基于物联网的混合虚拟河流试验技术、水循环及其多物质输移过程和模拟技术等方面研究工作.  

干旱区流域水文-生态过程耦合分析与模拟研究框架

干旱区流域水资源短缺与生态恶化问题日趋严重,水文-生态过程耦合分析与模拟问题是实现干旱区流域水安全与生态安全亟待解决的核心科学问题。在总结国内外水文-生态过程耦合研究现状的基础上,探讨当前干旱区流域水文-生态过程耦合研究面临的关键科学问题,初步提出干旱区流域水文-生态过程耦合研究框架,包括水文-生态过程的作用机制、耦合关系和耦合模拟研究,旨在为干旱区流域水文-生态耦合研究提供参考。  

黄河数学模拟系统建设规划

为推动“数字黄河”工程深度发展，开展“数字黄河”工程黄河数学模拟系统建设规划，明确“十二五”期间黄河数学模拟系统建设目标与原则，设计模拟系统总体结构，提出面向防汛减灾、水资源管理与调度、水资源保护、水土保持、流域规划等业务亟待建设的模型及集成实现工作，明确支撑系统的模型不确定性及评价、复杂数据高效存取及其仿真可视化、协调大尺度和跨学科模型集成及云服务、卡尔曼滤波法和三维／四维变分同化，以及水循环及其多物质输移过程模拟等关键技术。  

SIMULATION OF TANK SLOSHING BASED ON OPENFOAM AND COUPLING WITH SHIP MOTIONS IN TIME DOMAIN

Tank sloshing in ship cargo is excited by ship motions, which induces impact load on tank wall and then affects the ship motion. Wave forces acting on ship hull and the retardation function are solved by using three-dimensional frequency domain theory and an impulse response function method based on the potential flow theory, and global ship motion is examined coupling with nonlinear tank sloshing which is simulated by viscous flow theory. Based on the open source Computational Fluid Dynamics (CFD) development platform Open Field Operation and Manipulation (OpenFOAM), numerical calculation of ship motion coupled with tank sloshing is achieved and the corresponding numerical simulation and validation are carried out. With this method, the interactions of wave, ship body and tank sloshing are completely taken into consideration. This method has quite high efficiency for it takes advantage of potential flow theory for outer flow field and viscous flow theory for inside tank sloshing respectively. The numerical and experimental results of the ship motion agree well with each other.