明渠结合有压管调水系统的水力瞬变计算

研究了明渠结合有压管调水系统水力瞬变的数值模拟，采用明渠非恒定流基本方程同时描述明渠的非恒定流和管道的有压汉，对有压流动采用了窄缝法求解，此外，研究了用非恒定流计算方法求解恒定流动，并提出了保证数值计算收敛的措施和方法，作为应用，模拟计算了正在修建的东深供水改造工程的恒定流和水力瞬为流。     

水击基本方程的讨论

为了解决水击压强计算问题,必须首先建立水击计算的基本方程,针对当前部分教科书和文献中用于水击计算的连续性方程和运动方程的公式推导过程中存在的问题,本研究从理论的严谨性和正确性考虑,未引入水击波速的概念,严格从一元非恒定流的基本方程和基本假定出发,重新推导了用于水击计算的连续方程和运动方程。     

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.     

不恒定非均匀流场中随机波的折绕射联合数学模型

根据考虑流影响的缓坡方程，运用波动叠加原理，导出了一种适合大范围缓变地形情况下，不恒定非均匀流场中随机波的折绕射联合的数值模式。应用该模式进行了概化的半椭圆斜坡海底及渤海湾西部海域不恒定非均匀流场中随机波传播的折绕射联合的数值计算，获得了比较满意的结果。     

天然河道一维非恒定流数学模型

天然河道水流计算中，洪水漫滩时横向流速分布极不均匀，直接用一维非恒定流方程进行模拟会产生较大误差，以前的处理方法其假定与实际差距较大，作者对此作了一些探索性研究，将横断面划分成若干个子断面，动量方程中的动量项取为各子断面动量之和，从而消除了横向流速分布不均匀的影响，并对渭河下游一次洪水过程进行了计算。     

一维不恒定流泥沙数学模型研究

本文着重对求解一维不恒定流泥沙数学模型控制方程的数值解法进行了研究，结果表明，用线性化方法与非线性选代计算对圣维南方程进行求辑，二者计算结果的差异很小，但线性化方法可以节省大量的计算工作量，且可取较大的时同步长进行计算。对悬移质泥沙运动方程式，相临时层之同用差分法求解，在局—时层上球其分析解。不仅可以避免含抄量计算结果的不合理现象，而且计算量也较小。用丹江口水库下游的资料对模型进行了验证，计算结果与实测资料符合良好。验证计算同时表明，用不恒定流泥沙数学模型进行河床变形计算，计算时间不会比恒定流泥沙数学模型增加很多。     

二维数学模型在流场变化分析中的应用

涉水工程的防洪影响评价一般通过连续性方程和伯努力方程进行计算，然后根据计算结果进行评价，但对河势影响部分难以评价。文章将自然水体的三维非恒定问题简化为二维非恒定问题，建立数学模型，应用于涉水工程的影响计算，提出流场变化分析，为涉水工程对河势影响提供依据。     

分段计算的渠道恒定非均匀流能量方程稳定性探讨及验证

工程设计中求解渠道水面线常采用能量方程分段计算法,但该计算法将导致计算误差向后续计算传播,因此需对能量方程的稳定性进行分析,以确保计算误差能在后续计算的传播过程中得到有效控制。该文对渠道恒定非均匀流能量方程的稳定性进行了初步探讨,并给出误差控制的建议,同时对天然河道水面线计算也有一定的参考意义,可供相关工程设计人员参考。     

复杂输水系统中恒定流的数学模拟

本文提出了一种用于恒定流分析的通用数学模型，该模型把任意复杂的输水系统划分为一些简单的单元，对每个单元建立形式相同的单元方程，将单元方程合成，引入边界条件，就可得到系统的总体方程，然后用节点分组解法求解.该模型具有通用性强、计算速度快、计算精度高等优点，实例分析表明，本文的计算方法是正确的、可行的.     

近似计算新法—插值元法

本文介绍了一种近似计算新法——插值元法。应用该法先后计算了双曲线方程(一维行波),抛物型方程(一维热传导)、椭圆型方程以及一、二维滑坡涌浪和航道非恒定流问题,收敛性很好,都取得了精度较高的成果。该法具有形式简单,适应性强以及精度高的优点。     

基于有限体积法的二维浅水流动数值模拟程序开发

应用近年来浅水动力学理论的研究成果,参考国内外在软件设计方面几十年积累的经验,开发了基于有限体积法的二维浅水流动数值模拟程序CFD-FVM2D.程序以Roe格式的近似Riemann解为基础,离散浅水方程并将源项按特征方向进行特征分解,建立带源项浅水方程的通量平衡的Godunov求解格式,并对摩擦源项采用隐式、半隐式求解格式,以解决浅水方程的间断、动边界和河床起伏问题.     

基于非结构化网格建立求解具有复杂地形的浅水流动的数值模型

采用有限体积法,基于非结构化网格上建立求解具有复杂地形的浅水流动数值模型。采用Roe格式的计算界面通量,引入一种单元界面处近似水深的方法来处理地形变化源项,并证明了在非结构化网上满足和谐性条件,此外,此方法还能有效的应用到现存的激波捕捉方法,如HLL、HLLC和CU格式等。通过两个算例,验证了格式是和谐的并具有良好的间断捕捉能力。     

三角形网格下求解二维浅水方程的KFVS格式

以Boltzmann方程为基础,建立了求解二维浅水方程的KFVS(Kinetic Flux Vector Splitting)格式。为保证计算格式的和谐性,通量计算中考虑了底坡源项的作用。在此基础上,采用特殊的底坡源项处理技术,建立了三角形网格下二阶精度的KFVS和谐格式。经典型算例和钱塘江涌潮计算验证,证明本文提出的方法分辨率高,边界适应性强,并具有模拟间断流动的能力。     

Two-dimensional shallow water equations with porosity and their numerical scheme on unstructured grids

In this study, porosity was introduced into two-dimensional shallow water equations to reflect the effects of obstructions, leading to the modification of the expressions for the flux and source terms. An extra porosity source term appears in the momentum equation. The numerical model of the shallow water equations with porosity is presented with the finite volume method on unstructured grids and the modified Roe-type approximate Riemann solver. The source terms of the bed slope and porosity are both decomposed in the characteristic direction so that the numerical scheme can exactly satisfy the conservative property. The present model was tested with a dam break with discontinuous porosity and a flash flood in the Toce River Valley. The results show that the model can simulate the influence of obstructions, and the numerical scheme can maintain the flux balance at the interface with high efficiency and resolution.     

APPLICATION OF FDS SCHEME TO 2D DEPTH-AVERAGED FLOW-POLLUTANTS SIMULATION

1 .　INTRODUCTIONSincethe 1990’s ,severalhigh resolutionschemesadoptedintheaerodynamicsfieldhavebeenappliedtodepth averagedtwo dimensional(2D)flowsimulation (Tan 1992 ,Alcrudo 1993andZhaoetal .1994a ,1996 ) .Someofthem ,suchastheOsherandFluxVectorSplitting (FVS )schemes,havebeenimprovedtoestimatethenu mericalfluxacrosstheinterfacebetweencellsinthe 2Dcoupledflow pollutantmodel (Qietal.1998andZhaoetal.1994b ,2 0 0 0 ,2 0 0 2 ) .Thehigh resolutioncharacteristic basedupwindFulxDifferen…     

通量差分分裂上风差分格式求解船舶粘性流动

本文阐述了采用人工可压缩方法计算不可压缩粘性流体的流动问题。对一般曲线坐标系下的流动控制方程采用了通量差分分裂上风差分格式和二阶中心差分格式离散。在隐式求解格式下，代数方程组用线松弛方法求解。本文计算了Ｍ维圆柱绕流和Ｗｉｇｌｅｙ船的绕流问题，计算结果同试验相当吻合，这说明本文所采用的方法是处理不可压缩流动的可靠方法。     

求解二维浅水流动方程的Godunov格式

采用网格变换和Strang算子分裂,以准确Riemann解为基础。建立了求解非平底浅水流动方程的Godunov格式,用“水位方程法（Water Level Formulation)”求Riemann解,结合中心差分和Riemann解离散底坡项,保证了计算格式的和谐性,经验证,方法健全。通用,且分辨率高。     

Comparison of depth-averaged concentration and bed load flux sediment transport models of dam-break flow

This paper presents numerical simulations of dam-break flow over a movable bed. Two different mathematical models were compared: a fully coupled formulation of shallow water equations with erosion and deposition terms (a depth-averaged concentration flux model), and shallow water equations with a fully coupled Exner equation (a bed load flux model). Both models were discretized using the cell-centered finite volume method, and a second-order Godunov-type scheme was used to solve the equations. The numerical flux was calculated using a Harten, Lax, and van Leer approximate Riemann solver with the contact wave restored (HLLC). A novel slope source term treatment that considers the density change was introduced to the depth-averaged concentration flux model to obtain higher-order accuracy. A source term that accounts for the sediment flux was added to the bed load flux model to reflect the influence of sediment movement on the momentum of the water. In a one-dimensional test case, a sensitivity study on different model parameters was carried out. For the depth-averaged concentration flux model, Manning's coefficient and sediment porosity values showed an almost linear relationship with the bottom change, and for the bed load flux model, the sediment porosity was identified as the most sensitive parameter. The capabilities and limitations of both model concepts are demonstrated in a benchmark experimental test case dealing with dam-break flow over variable bed topography.     

求解泊松方程的紧致修正法

将紧致格式与低阶格式结合,构造紧致格式的修正项,并将修正项加入到源项中进行求解,得到了一种基于非均分网格求解泊松方程的紧致修正法,且将该方法应用于二维和三维泊松方程的数值求解中。数值计算结果表明:紧致修正方法的精度高于经典方法的精度,但四阶紧致修正方法比二阶经典方法对网格的依赖性强。     

具有复杂计算域和地形的二维浅水流动数值模拟

本文采用非结构化网格的有限体积方法,对具有复杂计算域和地形的二维河道进行数值模拟。采用Roe格式的近似Riemann解计算界面通量,对地形变化源项采用特征分解平衡界面通量以保证格式的和谐性,对摩擦力源项采用隐式或半隐式求解以增加格式的稳定性。通过与混合流算例理论解比较,验证了格式是和谐性的并具有良好的间断捕捉能力与稳定性。应用此方法对地形复杂,存在多处险滩和深潭的某河段进行了实际模拟,数值计算结果和模型试验结果吻合较好。