天然分汊河流的平面二维数值模拟

利用边界拟合坐标变换系统下的计算区域分解－组合处理技术、支流耦合迭代计算方法、支流迭合对接型坐标变换网格与非对接型流网正交坐标系统等新思想建立了适应很复杂河道情况与水力条件的平面二维天然分汉河流的流场与浓度场的数学模型．并通过计算实例验证了模型在工程中应用的可靠性与有效性．     

分汊河道的水流运动特性研究进展

分汊河道的水流特性是研究分汊河道分沙及污染物分配问题的前提.本文总结和评价了分汊河道分流比计算模式,回顾了分汊口和交汇口水流运动规律方面的研究成果,提出了分汊河道水流特性研究方面有待深入的问题.     

渉河大桥平面二维水流数值模拟

以某铁路涉河大桥为例,根据实测河道水下地形资料进行网格概化,以河网一维数学模型计算成果作为控制边界条件,利用MIKE21建立了平面二维水流数学模型,对渉河大桥对桥址河段流场变化进行分析。结果表明,遭遇50年一遇洪水时,桥墩附近的水流流向发生了改变,流速明显增大,会对河道堤防和河床产生冲刷。该方法可在渉河大桥二维水流数值模拟分析中推广应用。     

渉河大桥平面二维水流数值模拟

以某铁路涉河大桥为例,根据实测河道水下地形资料进行网格概化,以河网一维数学模型计算成果作为控制边界条件,利用MIKE21建立了平面二维水流数学模型,对渉河大桥桥址河段流场变化进行分析.结果表明,遭遇50年一遇洪水时,桥墩附近的水流流向发生了改变,流速明显增大,会对河道堤防和河床产生冲刷.该方法可在渉河大桥二维水流数值模拟分析中推广应用.     

分汊河道三维紊流数值模拟研究

分汊河道水流计算方法研究,是准确模拟分汊河道水流运动,研究分汊河道泥沙运动、河道演变规律和水质变化规律的基础。选用三维RNG k-ε紊流模型,对长江镇扬河段世业洲汊道水流进行整体与局部的数值模拟,并采用刚盖假定法与VOF法分别对其自由表面进行处理,比较分析两种方法在分汊河道水流模拟中的差异。     

长江分汊河道口门水流及输沙特性

本文以长江中下游河道实际观测资料为依据,分析了分汊河道进口段在不同的流量级和展宽率下水流和输沙沿程随河宽变化的指数关系;指出在河床演变中,中、枯水期汊道的分流比代表了基本河槽的变化,体现了悬移质中床沙质部分作为河床冲淤的媒介作用,各汊阻力对比是影响分流比变化的主要因素;具体分析了分沙比的变化特性和影响因素,强调了挟沙力和含沙量对比计算是确定汊道兴衰的基本方法。     

长江中下游分汊河道稳定性研究

 为了研究长江中下游分汊河道的稳定性，在总结其 演变特点的基础上，分析了分汊河道赖以长期稳定的原因，并用河床自动调整理论和能耗最小假说来加以解释。认为特定的来水来沙条件和汊道进出口节点的控制作用，使得分汊河道 的能量分配可以通过向支汊输送一定流量来实现。     

长江世业洲汊道河势控制工程河工模型试验研究

20世纪90年代以来,受长江上中游来水来沙条件影响,下游镇扬河段的世业洲左汊发展、右汊萎缩速度明显加快。鉴于主跨润扬大桥所在右汊演变对下游六圩弯道与和畅洲汊道的稳定带来的不利影响,需要及时采取河势控制措施,以稳定现有河势。通过对该汊道的河势分析和河工模型试验,为其治理实施方案的制定提供了技术支撑。结果表明,在世业洲左汊下游修建潜坝工程,能够有效减小左汊分流比,对世业洲汊道河势有利。     

山区宽窄相间河道平面二维水流数值模拟

针对山区河道受地质条件及河床演化的影响,其平面形态常呈现宽窄相间的渐变形态特征,采用贴体坐标法剖分正交贴体曲线网格求解域,用有限体积法离散控制方程,以SIMPLER计算程式求解耦合方程,建立山区宽窄相间河道平面二维水流数学模型。将模型计算值与宽窄相间水槽水流试验实测值及水动力学SMS软件计算结果进行比较,结果表明:该模型能够较好地模拟宽窄相间河道平面二维水流运动特性,宽窄相间河道河宽渐变将引起水深和流速的变化,在河道最窄处水深降到最低,流速最大;在河道最宽处水深达到峰值,流速最小。     

二维水流数学模型在多分汊河道鱼类栖息地设计中的应用

多分汊河道汇合或分流口水流流态复杂,常常存在河口滩及深槽,复杂多样的水文水力条件为鱼类提供了良好的进食及休憩场所。针对多分汊河道边界复杂的特点,建立了基于一般曲线坐标系下的平面二维水流数学模型。将所建立的数学模型应用于大渡河乐山段安谷水电站左岸生态河网建设和鱼类栖息地设计,对工程投运前后河段的水深、流速、流场、分流比进行模拟和对比分析,设置生态工程措施,使得鱼类产卵场河段水流特性仍满足鱼类栖息地要求。从安谷水电站运行效果看,设计的生态措施对河道鱼类栖息改善取得了较好的实践效果。     

河道平面二维水流数值计算

本文应用破开算子法原理,将平面二维不恒定流基本方程按不同的物理意义破成对流、扩散和传播三个子方程。对对流方程,提出了基于特征线法的迭代解法,对扩散和传播方程,在局部区域内推演出同一形式的带源泊松方程,引入有限分析法求解,同时,利用边界对称点法,对河道二维计算中较困难的不规则边界计算问题作了较好的处理。     

二维温差水流数值模拟

建立立面二维水动力学与水温耦合模型,用分步法求解流速和压力,采用大涡模型计算紊动应力和紊动扩散。对由温差引起的空腔流动进行了模拟,分析了流动特性与雷利数的关系。对水库冷水入流试验模型进行了模拟,并将计算结果与已有文献进行了比较,结果表明:无论是下潜流的厚度。还是纵向流速沿水深方向的变化都吻合得很好。     

长江中下游分汊河道主支汊易位特性研究

长江中下游自城陵矾至江阴属具有稳定江心洲的分汊河段,主槽与支汊交替转化是其突出的演变特点。本文在实测资料和原型观测的基础上,从分汊型河道演变特点出发,对天然情况下发生主支汊易位的河段进行了分析。指出两者保持相对稳定是由于分流分沙对支汊有利,其发生转化是由于河势变化诱发主流线摆动、加之汊道水流结构的复杂性及由此触发的分流分沙比的变化而导致水、沙的重新分配。通过引入岸滩冲淤的相对速度,对主支汊易位现象的发生可以做到定量预估。     

长江世业洲汊道近期演变特性与治理方案研究与应用

正对世业洲汊道历史演变概况、阶段及以往研究成果进行了综述,对近期世业洲汊道河床变化从断面、河相关系特征值等多角度进行比较分析。总结了以往整治工程措施和整治效果,采用长江科学院开发的平面二维水流数学模型对长江深水航道整治工程和镇扬河段三期整治工程共同实施后的影响进行计算,提出了今后汊道整治建议。     

曹娥江至宁波引水工程平面二维水流数值模拟

曹娥江至宁波引水工程作为浙东引水工程的重要组成部分,与大厍和通明船闸的运行关系密切,存在引水水流对航运条件的影响,为此建立引水工程平面二维水流动力数学模型,并用大厍引水工程1∶50模型试验资料对引水工程方案进行对比验证和优化。结果表明:通明引水工程一期和二期上下游横向流速、纵向流速和回流流速都能满足通航设计规范,工程的建设对通航影响不大,设计方案是合理的;在引水工程的进、出口横向流速最大,过往船只需注意即可。     

苏州河河口水闸平面二维水流数值模拟

应用基于浅水方程的平面二维水流数学模型模拟水闸方案实施前后工程区流场的变化,为确定工程区的流场计算边界条件,建立苏州河和黄浦江流域的大模型和局部小模型,并对这2个模型进行率定。计算了包括K100G1.0等4种方案下各控制点的潮位过程线和流速过程线,以及控制断面的流量过程线,比较了不同底板高程和不同口门宽度对流场的影响。计算结果表明水闸方案K100G1.0是可行的。     

感潮分汊河段二维浅水非恒定潮流数值模拟研究

长江下游河段受径流和潮汐双重作用,潮流动力机制复杂,且下游河道形式多以分汊河段为主,河床边界蜿蜒曲折。以汊道众多的扬中河段为例,建立了感潮河段二维浅水非恒定潮流数学模型。模型计算结果表明,模型精度高,潮位和断面流速分布合理,流量过程与实测值差别不大,能精确复演感潮分汊河段的潮汐水流运动过程。通过枯水大潮期模拟,以汊道分流比变化做为主要分析目标,发现潮流界附近的扬中河段涨潮动力不强,汊道分流比涨潮期趋向于无序状态,而落潮期则持续时间较长,分流比稳定在落急时刻附近。     

高含沙水流二维数值模拟

一定条件下的高含沙水流具有非牛顿体特性，在天然多沙河流中由于地形分布等因素的影响。流动强度差异较大，往往呈现非牛顿体和牛顿体两种不同的流动特性，本文通过引进水流在不同流动状态下的特征，通过数值实验计算对模型进行了初步检验，计算结果与实际观测到的一些现象定性上完全吻合。     

平面二维河床变形的数值模拟

为了研究河道平面二维的河床变形问题，及由此而引起的对防洪、航运等造成的影响，本文给出出非均匀沙的平面二维全沙动床数学模型方程组，并考虑了移质不和饱和输移、非均匀沙推移质输移及床沙级配的调整。在求解水流泥沙运动方程时，采用控制体和只法及动边界技术，对水流速度场、悬移质浓度场及河床变形进行了数值模拟。该模型采用正交曲线网格来克服天然河道边界形状复杂、长度尺度相差悬殊以及由于水位波动引起计算边变化等等困