水电站非正常运行下库区涌浪数值模拟

水电站非正常运行情况下，引水系统流量突变往往会引库区及下游河道涌传播，对于有航运要求的水利枢纽，这种涌浪往往会引航道附近的水流流场，恶化通航条件。本 库区涌浪计算的平碉一维水流数学模型，并应用于凌津滩水电站和琅琊山抽水蓄能电站中，表明该模型具有较强的计算模拟能力。     

基于FLUENT的库区涌浪数值模拟

基于流体计算软件FLUENT,模拟某水电站库区近坝变形体可能失稳后下滑引起库区水面变化过程,分析初始涌浪形成以及涌浪在对岸爬坡和涌浪沿岸传播的过程;研究挡水建筑物对库区涌浪沿岸传播的影响,得出初始涌浪高度,以及对岸、沿岸、坝址处的最大浪高,并与潘家铮法估算结果进行对比分析。分析结果表明,数值模拟能较好反映波浪爬坡和沿岸传播过程,真实模拟库区水体相互作用;由于库区涌浪运动受大坝建筑物阻挡作用,库区水面的反复震荡和涌浪叠加,会形成更高的涌浪。计算的初始涌浪及库区各处的最大涌高更符合实际情况,可为近坝库区的工程设计及涌浪灾害的预防提供参考。     

某水电站库区变形体滑坡涌浪初步分析

通过应用潘家铮法对某水电站库区变形体滑坡涌浪进行计‘箅分析,得到在不同滑速下的涌浪高度,以及距变形体不同距离的涌浪高度,为防范涌浪对水库和大坝正常运行造成影响而提供了依据。     

基于浅水波方程的滑坡涌浪分析研究

随着水电工程的不断发展,库区滑坡稳定性及涌浪灾害链是影响水库安全运行的重要因素之一。同时,滑坡涌浪问题也一直以来是地质灾害领域研究的热点和难点问题之一。从二维浅水波方程基本理论出发,从滑坡动力学及入水产生涌浪全过程的数值模拟方法进行系统分析,并在此基础上以贵州省索风营水电站近坝库区的卞家寨滑坡潜在的涌浪过程进行模拟分析。基于野外地质勘探成果,构建滑坡体的三维地质结构模型及库区和大坝模型。通过数值计算分析,涌浪产生的洪水虽然产生漫坝,但是持续时间短、峰值较小,加之大坝为重力坝,因此对大坝不会造成严重的危害,对下游河道产生较大洪水灾害的可能性不大。     

乐昌峡库区鹅公带滑坡体滑坡涌浪爬高研究

在对乐昌峡水库鹅公带滑坡体滑坡涌浪水力模型试验和有关文献的滑坡涌浪浪高、涌浪波传播及反射计算方法分析的基础上,结合乐昌峡库区的特点,对狭窄河道库区的滑坡涌浪初始浪高计算及其对岸山坡涌浪爬高计算方法的边界条件进行了探讨,该文的计算结果与模型试验成果较吻合。     

九畹溪崩塌堆积体塌岸预测及对涌浪的影响分析

三峡水库蓄水后库区涉水崩塌堆积体前缘会产生新的塌岸,进而对崩塌堆积体涌浪产生影响。为科学预测塌岸对崩塌堆积体涌浪灾害的影响,以三峡库区九畹溪崩塌堆积体为研究对象,通过工程地质调查,查明了其塌岸类型及其特征;运用岸坡结构法预测了崩塌堆积体的塌岸范围;采用改进条分法计算了塌岸前后崩塌堆积体运动速度;运用潘家铮法预测了塌岸前后九畹溪崩塌堆积体产生涌浪的初始高度,并对崩塌堆积体涌浪对岸点爬高进行了计算和对比。研究表明,三峡水库蓄水会导致九畹溪崩塌堆积体塌岸加剧,塌岸后崩塌堆积体初始涌浪高度及对岸点涌浪爬高会大幅度降低,表明塌岸减小了涌浪灾害的危害。     

天花板水电站库区左岸田坝村堆积体稳定性分析评估

天花板水电站库区左岸田坝村堆积体稳定与否直接影响天花板水电站后期运营和维护,因此,研究田坝村堆积体的稳定性意义重大。根据田坝村堆积体前期勘察试验资料,对田坝村堆积体的成因和形成机制进行了分析,通过定性分析和定量计算,表明田坝村堆积体整体稳定,但在地震和库水位骤升骤降工况下,堆积体前缘局部稳定性较差,会产生塌岸和库岸再造。假定局部失稳,经过涌浪计算分析,田坝村堆积体对大坝及进水口影响较小。     

桃源水电站机组甩负荷库区涌浪数值模拟

掌握机组甩负荷库区涌浪的传播特征对于指导水电站运行调度,确保电站安全运行至关重要。采用平面二维浅水模型对桃源水电站机组甩负荷时所产生的库区涌浪开展模拟研究,在通过带三角形障碍物溃坝洪水波试验对模型进行验证的基础上,将模型分别用于甩3台机组,甩不同台数机组(3台、6台和9台),以及甩负荷同时开启弧门3种工况的计算分析。甩3台机组,泄洪闸段最高涌浪达0.33 m,涌浪在5～6 min之内翻闸;甩负荷机组台数越多,涌浪水位越高,涌浪翻闸风险越大;而在机组甩负荷停机的同时,按水库调度规程开启泄洪闸弧门弃水,受弧门开启速率的限制,涌浪并不会迅速消减,但一定程度上能减缓停机所产生涌浪带来的危害。模拟机组甩负荷不同组合工况下库区涌浪的传播特征是科学制定水库安全运行调度方案的基础。     

某电站库区典型滑坡涌浪 传播数值模拟

选择某水电站近坝段的一个典型滑坡体作为研究对象,对天然河道建立数学模型进行涌浪传播过程的数值模拟,得到了涌浪沿河道传播衰减规律和涌浪淹没范围。结果表明涌浪传至坝址处一定高度时,不会对坝体安全产生破坏性影响,为库区移民和防灾减灾提供了参考依据。     

泗渡河水库库区滑坡涌浪计算及其影响分析

随着水库库区滑坡现象的增多和滑坡带来损失的增加，部分省要求对新建水库进行防洪影响评价时需进行滑坡涌浪计算及其影响分析。通过对湖北省巴东县泗渡河水库库区的一处崩塌堆积体和库尾的一处滑坡体，在水库建成蓄水条件下进行滑坡涌浪计算，分析了滑坡涌浪对水库大坝及其它建筑物的影响。计算和分析结果表明，滑坡时对水库两岸防洪无不利影响，虽水库大坝最高涌浪为1.0m，但仅超过校核洪水标准情况下的安全超高（0.97m）0.03m，故大坝是安全的。     

断波在朱沱—三峡坝址库区河段传播规律分析

水库群建成运行改变了河道天然洪水传播特性,主要表现在洪水传播时间明显变化。通过建立朱沱—三峡坝址库区河段水动力学模型,模拟分析了不同坝前水位、不同断波流量,以及不同最大流量持续时间条件下的洪水波传播特性,揭示了各因素对断波在该河段传播的影响规律。研究表明:影响断波在河道中传播过程的因素较为复杂,断波流量、最大流量持续时间和坝前水位均会对其传播造成一定程度影响,其中最大流量持续时间对洪水传播时间的影响最小,断波流量其次,坝前水位的影响最大。研究成果可为三峡入库洪水精确预报和三峡水库优化调度提供一定的技术支撑。     

断波及其在上荆江河段传播特性研究

三峡水库投入运行后,其下游荆江河段洪水传播特性发生了一系列变化,主要表现为洪水传播时间明显缩短。通过建立荆江河段水力学模型,对比分析不同类型洪水波的水力要素,模拟分析水库不同泄流条件时洪水波传播特性,揭示了水库调度对洪水波的影响规律。研究表明:洪水在荆江河段传播时间缩短的主要原因是洪水波波型的改变;当三峡水库下泄流量在较短时间内出现较大变化时,洪水波在荆江河段不同范围、不同程度地表现为断波特性;相同条件时,断波流量越大、维持时间越长,以断波特性向下游演进的距离越远,洪水传播时间缩短现象越明显。     

溃坝水流在复杂河道中传播的三维数值模拟

为研究河道弯曲和障碍物对溃坝波传播的影响,采用有限体积法对描述水流运动紊流模型和描述自由水面运动的VOF方程进行离散,建立了溃坝水流运动的三维数学模型,并对急弯河道进行了数值模拟计算。急弯河道溃坝波传播过程的模拟结果与前人实体模型试验结果基本一致。利用该模型研究了丁坝附近溃坝波传播的特性和溃坝水流的内部结构,数值模拟结果表明,溃坝波的传播受河道弯曲或障碍物的影响,产生反射和绕射,使得局部溃坝水流呈明显的三维特性。上游丁坝迎水面受到溃坝波波前的直接冲击,其动水压力远大于作用于下游丁坝的动水压力。另外,障碍物对溃坝水流的影响主要局限在障碍物上游和下游一定范围内,在此范围外,水流呈二维或一维特性。     

二维溃坝洪水波的演进绕流和反射的数值模拟

本文采用改进的时空守恒元和解元方法(简称CE／SE法)构造了求解二维浅水方程的数值格式，建立了模拟大坝瞬间全溃和局部溃所致的洪水演进、绕流和反射过程的数学模型。应用此数学模型对局部溃坝的洪水的演进、绕流和反射的情况进行了模拟。算例结果表明CE／SE法精度高、稳定性好，很好的展示了溃坝波的运动特性，是一种研究溃坝洪水波较高精度的数值方法。     

基于SWASH模型的近岸波浪传播变形数值模拟

SWASH模型是一种新型的非静压时域波浪模拟。为了探讨SWASH模型对于解决近岸波浪传播变形问题的适用性,在对其控制方程、边界条件、数值解法等进行介绍的基础上,采用该模型分别模拟了正向规则波、斜向规则波和斜向不规则波入射条件下L形防波堤附近水域的波浪场和波生流场,并与物理试验结果进行对比。结果表明,SWASH模型较好地复演了波浪在近岸区域所发生的浅水变形、折射、破碎,以及堤前反射、堤内绕射等物理现象,波高沿断面的定量分布与试验结果吻合良好,同时较好地模拟了不同波况下防波堤附近水域的波生流场,说明该模型适用于复杂岸线和地形条件下波浪传播变形的数值模拟。     

基于加权本质无振荡格式的二维溃坝水流数值模拟

将加权本质无振荡WENO(Weighted essentially nonoscillatory)格式和Runge-Kutta时间离散的思想应用于二维浅水控制方程的求解中,建立了模拟大坝瞬间全溃或局部溃倒所致的洪水演进过程的数学模型。应用该模型对一维矩形明渠中大坝瞬间全溃所致的水流运动进行了数值计算,并与理论解进行了比较,证实了方法的可靠性。最后用该模型预测了矩形河道中大坝瞬间局部溃倒时的洪水演进过程,模拟结果与实际相符。算例表明采用WENO格式所建立的高分辨率溃坝模型能够很好地模拟溃坝波的演进过程。     

Application of CLEAR-VOF method to wave and flow simulations

A two-dimensional numerical model based on the Navier-Stokes equations and computational Lagrangian-Eulerian advection remap-volume of fluid (CLEAR-VOF) method was developed to simulate wave and flow problems. The Navier-Stokes equations were discretized with a three-step finite element method that has a third-order accuracy. In the CLEAR-VOF method, the VOF function F was calculated in the Lagrangian manner and allowed the complicated free surface to be accurately captured. The propagation of regular waves and solitary waves over a flat bottom, and shoaling and breaking of solitary waves on two different slopes were simulated with this model, and the numerical results agreed with experimental data and theoretical solutions. A benchmark test of dam-collapse flow was also simulated with an unstructured mesh, and the capability of the present model for wave and flow simulations with unstructured meshes, was verified. The results show that the model is effective for numerical simulation of wave and flow problems with both structured and unstructured meshes.     

向家坝水利枢纽下泄非恒定流的数值模拟

采用四点隐格式和改进的求解方法建立了向家坝枢纽下游145 km河段的非恒定流数学模型,通过2005年实测的枯、中、洪水过程对模型进行验证。应用该模型模拟了向家坝日调节下泄非恒定流的传播过程,分析了枢纽下游非恒定流的传播规律。模拟结果表明枢纽下游河段产生附加比降,水位~流量关系呈绳套状,且非恒定波发生横向变形。     

孤立波作用下边界层的模拟与分析

孤立波作用下的边界层内的剪切力以及涡量变化对海啸传播和海底地形塑造十分重要。本文基于多区域谱方法,利用直接模拟(DNS)数值模型,对在具有矩形断面的U形水洞内的孤立波下的边界层流动进行了模拟。将数值模拟结果与解析解以及试验结果进行了对比,发现数值结果与后两者吻合得较好。模拟结果显示,在低雷诺数下,扰动不会改变流态,而随着雷诺数的增大,流态会变得十分复杂。中等雷诺数情况下,边界层内会产生正向的涡,并进行稳定的传播。在较高雷诺数情况下,流动进入层流向紊流发展的过渡期,此时边界层内会产生正涡以及负涡,并会在水深方向进行不规则运动。     

LARGE EDDY SIMULATION FOR PLUNGING BREAKER WAVE

1 .　INTRODUCTIONInthenear shoreregion ,aswavespropagateintoshallowwater ,theprocessofshoalingleadstotheincreaseofwaveheight ,however ,thisprocesscannotcontinue ,andatacertain positionthewavebreaks .Inpractice ,breakingwavesarepow erfulagentsforgeneratingturbulence ,whichplaysanimportantroleinmostofthefluiddynamicalprocessesthroughoutthesurfzone ,suchaswavetransformation ,generationofnear shorecurrent ,diffusionofmaterials ,andsedimenttransporta tion .Manynumericalstudieshavebeenconductedt…