考虑库区淤沙影响的溃坝洪水数值模拟

采用有限体积和有限差分相结合的数值方法,建立了一维溃坝水沙数学模型,基于新集水库库区泥沙淤积演算成果,分别对其在蓄水初期进行纯水溃坝计算和淤积一定年限以后进行水沙溃坝计算,合理地模拟了溃坝后断面流量和水位变化过程、河床冲淤变形等结果,并分析了泥沙因素对溃坝洪水波传播的影响.     

考虑干支流倒回灌的小浪底水库异重流模拟

小浪底水库支流众多,支流库容占总库容的41.3 %,干支流倒回灌对干流洪水演进和库区淤积过程有重大影响,为此本文提出了考虑干支流倒回灌影响的水库一维明流及异重流耦合模型。推导了不同类型倒回灌引起的水沙控制方程附加项,并提出了相应的水沙耦合形式的浑水明流与异重流控制方程。针对不同的倒回灌形式提出相应的倒回灌流量计算方法：对于干流水位涨落引起的干支流倒回灌,提出了零维水库法在使用有限体积法的数学模型中的实现方法;对于异重流向支流的倒灌,采用考虑支流底坡影响的异重流倒灌流量公式计算。将这两种方法与已建立的水库一维明流与异重流耦合模型结合,模拟了2006年小浪底水库调水调沙实验的完整过程,对库区内水位下降、上游段冲刷及人工异重流形成与发展均做出了较为准确地模拟。模拟结果显示,干支流倒回灌过程对于异重流厚度变化过程和调水调沙出库沙量有显著影响,对于汛前泄水阶段库区水位下降速度也有一定影响,支流淤积在一次异重流过程淤积总量中可达43.5%。相对于简化干支流倒回灌过程的计算方法,该模型对异重流排沙比的预测效果更好,证明其有助于实现更加科学合理的调水调沙方案设计。     

采砂区布置对分汊河道的影响分析

以长江天兴洲河段为例,应用平面二维水沙数学模型,采用实测水沙数据进行率定与验证,模拟了不同流量级下采砂区相对分汊口距离不同采砂后分流比、水位和流速变化规律,模拟结果表明,在相同水流条件下,随着采砂区距分汊口距离的增加,采砂后主汊分流比与河段水位和流速变化都呈先增后减的规律.进一步选取2004年作为典型水沙年预测采砂后河段冲淤变化和回淤率,预测结果表明,河段总的冲淤量随着采砂区相对分汊口距离的增加呈先减后增的规律,而采砂区回淤率呈先增后减的规律.模型成果可为本河段采砂的可行性和采砂规划控制提供科学依据.     

大化水库库区泥沙淤积现状及预测分析

通过大化水库不同运用期库区来水来沙的变化,分析了大化水库库区泥沙淤积现状情况,提出了采用典型水沙年来分析该水库淤积的方法,并用一维数学模型预测了不同水沙不同调度下水库泥沙淤积情况.计算结果表明在同等水沙条件下,降低库水位对于减少库区泥沙淤积是有利的.     

断面间距对黄河下游高含沙洪水模拟结果影响

针对黄河下游河道特点及高含沙洪水演进特性,建立基于耦合解法的一维非恒定流非均匀沙数学模型.利用该模型计算黄河下游2004年8月的高含沙洪水过程,采用实测水沙资料对模型进行验证.验证结果表明,各水文站的流量、含沙量等计算值与实测值吻合较好,所建模型可以用于模拟高含沙洪水演进及冲淤过程.采用该模型计算不同断面间距条件下同场次的高含沙洪水过程,分析不同断面间距下的计算结果.分析表明:不同断面间距对一维模型的计算精度有一定影响,在计算边界条件及其他参数取值相同的条件下,计算断面间距对流量及水位的影响相对较小,对含沙量及河道冲淤过程的影响较明显.在黄河下游地形及水沙特性均复杂的情况下,采用一维数学模型计算高含沙洪水过程时,应适当考虑断面间距的影响.     

河道整治工程水流影响数值计算分析研究

采用二维非恒定水流泥沙有限元数学模型对某河段在典型水沙条件下的冲淤、水位、流速大小等值线、流场分布、河势以及水流平面形态等物理量进行了计算和分析,研究了现有河道整治工程对水沙条件的适应性。     

建桥对河流水动力影响的数值计算分析研究

以水沙计算机仿真数学模型为手段,对河流上修建大桥后的水沙运动进行了数值计算和分析.通过比较有无大桥和不同水沙方案下附近河段的水位和河床冲淤变形等物理量,得出了桥前壅水最大高度约0.2m,桥前壅水影响范围为1500m,桥位附近河段河床冲刷地形和最深点的高程为16.77m,计算结果与物理模型试验对比符合.     

MIKE3在小浪底坝区水沙运动模拟中的应用

水库库区局部水沙运动具有较强的三维性,且水库坝前水沙运动特性及库区冲淤过程十分复杂。为研究水库坝前水沙运动特性及库区冲淤过程,以小浪底坝区为研究对象,采用MIKE3软件建立了小浪底三维水沙数学模型,并利用小浪底水库2013年6月至8月坝前4.5 km内实测冲淤地形及水沙资料对所建模型的适用性与正确性进行了验证。计算结果表明:坝区水位及地形冲淤变化的计算值与实测值基本吻合,因此可认为,采用MIKE3软件模拟小浪底水库坝区的水沙运动及地形冲淤变化是可行的。     

基于VB6.0的双容水箱液位控制仿真软件设计

介绍了基于VB 6.0的双容水箱液位PID控制系统仿真软件的设计和实现方法.在SUPCON CS4000DDC实验装置上进行实验,得到了双容水箱的阶跃响应曲线,并计算出了对应的数学模型.应用计算机仿真算法对系统进行仿真编程,实现了柱状液位的动态显示,以及实时液位、阀位、设定值的曲线绘图显示.另外,该软件还具有仿真时间设定、仿真步长设定和仿真速度设定及手自动切换.对仿真软件的控制图形与Simulink的仿真结果进行了比较,证明了该软件的正确性.     

陡坡河道中淤积高度对水位变化影响试验研究

在陡坡河道内,因输沙率变化可能会引起局部淤积,继而河道水位会随淤积高度相应变化。本文在4种比降水槽中,建立了可以模拟淤积体高度的概化模型,探求淤积高度对水位的影响。研究结果表明不同来流量条件下,在淤积高度增高与降低的过程中,水位会发生突增或突降,并且发生突增与突降时对应的淤积高度存在差异。淤积高度增加过程中,淤积体上游水位最大增幅可达6倍;淤积体降低过程中,水位恢复呈滞后性。通过线性回归得到了发生水位突变的临界淤积高度与来流水力学指标存在相关关系。以临界淤积高度为标准提出了的安全区、可能成灾区、成灾区的判断方法。本文的研究成果能够为水沙灾害防治中堤防设计、河道整治提供参考。     

混凝土塑性损伤ABAQUS用户子程序开发

通过ABAQUS软件提供的UMAT子程序将一种新的考虑应力三轴比依赖特性的塑性损伤本构模型植入到现有的ABAQUS软件材料库中,并用UVARM子程序将自定义的损伤变量输出到结果文件.odb中进行结果图形显示.用FORTRAN语言按照ABAQUS规定的用户材料子程序的格式编写子程序,利用接口将两者联系起来.通过混凝土立方体单元单轴受压的算例和混凝土简支梁中心受集中力载荷两个算例,验证了模型和程序的有效性.由于在ABAQUS中增加了一种新的材料本构模型,有效地改进了Abaqus软件的功能.     

Modelling sediment transport processes in macro-tidal estuary

This paper outlines a numerical modeling study to predict the sediment transport processes in a macro-tidal estuary, namely the Mersey Estuary, UK. An integrated numerical model study is conducted to investigate the interaction between the hydrodynamic, morphological and sediment transport processes occurring in the estuary. The numerical model widely used in environmental sediment transport studies worldwide, namely ECOMSED is used to simulate flow and sediment transport in estuary. A wetting and drying scheme is proposed and applied to the model, which defines “dry” cells as regions with a thin film of fluid O (cm). The primitive equations are solved in the thin film as well as in other regular wet cells. A model for the bed load transport is included in the code to account for the dynamics of the mobile bed boundary. The bed evolution due to bed load transport which is calculated according to van Rijn (1984a) is obtained by solving the sediment mass-balance equation. An estuary-related laboratory flume experiment is used to verify the model. Six sets of field measured hydrodynamic data are used to verify the corresponding predictions of the model, with the model-predicted water elevations and salinity levels generally agreeing well with the field measurements. The numerical model results show that in the Mersey Estuary both the tidal level and river discharge affect significantly the sediment transport. Reasonable agreement between the model results and field data has been obtained, indicating that the model can be used as computer-based tool for the environment management of estuarine system.     

小浪底水库运用初期黄河下游河道冲刷模拟计算

采用小浪底水库运用后的1999年11月至2002年10月水沙系列对已建立并运用多年的黄河准二维泥沙数学模型进行验证计算，河床冲淤变化、断面形态调整、洪水演进及洪水位变化、床沙与悬沙交换等各方面的计算结果与实测资料基本吻合。这说明该模型适用于因小浪底水库运用而水沙条件发生重大变化的黄河下游，该模型可在今后小浪底水库运用方式的比选、黄河下游河道治理及下游防洪决策等工作中发挥其模拟和预测的作用。     

电力变压器铁心磁场的有限元数值计算

应用电磁场数值计算的理论与方法，结合五柱铁心的结构特点，推导出磁场数值计算模型，用FOR－TRAN语言编制出计算程序，并对五柱平轭式铁心结构进行实例计算，计算结果验证了分析方法的正确性和实用价值。     

A Preliminary Study on 1D Numerical Experiment of Water Debris Flow in Gully

In order to improve and enhance the numerical modeling methods and its application on debris flow problems,a preliminary study has been proposed in accordance with the corrected water-sediment numerical model on the premise of revised resistance and sediment capacity equations.Firstly,an overview the recent re- search achievements on numerical simulation of debris flow has been conducted,the results shown that a gener- al numerical model for debris flow can not be existed at all because the complex rheological behavior and main evolution processes from initiation,movement to deposition with different physical mechanism.Secondly,as- suming the one-dimensional Saint-Venant equation for the approximation of water debris flow movement in the gully based on the Manning's equation for the friction slope of water debris flow,the conservation equations of mass and momentum have been solved by means of centre-difference in distance longitudinal axis of the gully and weighted coefficient in time field,the distribution of depth,velocity and scoured or deposition in each sec- tion have been obtained using a suitable sediment transport rate.The aim in this work is focus on improvement of water-sediment model to adapt debris flow numerical simulation although this result need further to analyze and discuss as far as the reliability and precision were concerned because this model proposed must have e- nough the field observational or experimental data to verify related model parameter.     

FORTRAN与VISUAL BASIC混合编程的研究

结合驾驭式数值模拟系统的研究与开发,对３２位ＦＯＲＴＲＡＮ与ＶＩＳＵＡＬＢＡＳＩＣ的混合编程进行了探索与实践,成功地实现了ＦＯＲＴＲＡＮ与ＶＩＳＵＡＬＢＡＳＩＣ的混合编程     

洪水泥沙运动特性的一维数值模拟计算和分析

采用一维非恒定水流泥水流泥沙数学模型对黄河的“96．8”洪水泥沙输移特性进行了数值计算模拟，通过对洪水运动过程的水沙要素如断面的水位、数量、含沙量变化、洪水传播时间及河床冲淤等特性的分析表明，本一维非恒定泥沙数学模型在分析模拟洪水泥运动规律可靠性，为江河洪水预报提供一种重要的预测手段。     

脉冲多普勒雷达检测概率和虚警概率的计算机解

本文回顾和讨论了飞行器上脉冲多普勒信号处理电路、目标检測概率与虛警概率的基本概念和公式,给出了在确定门限电平和信/噪比时,求检测概率的FORTRAN程序,以及在确定信/噪比和虚警概率时的数值计算的两个实例,取得了与国外公布的数据相一致的结果。     

河床床沙组成数值模拟方法

在以往的研究基础上，对模拟河床冲淤过程中河床混合层概念作了进一步的发展，对描述这一物理过程的数学方法提出了新的见解，并建立了更具一般意义的数学物理方程式，同时，提出了采用非耦合解时求解混合层组成方程式的有效数值方法．     

数值模拟中的一种特殊解法

在研究相变问题中,对具有特殊相界的研究对象采用双重坐标网格来解决,用有限元分法划分网络,求解采用交替方向隐式迭代法,用FORTRAN语言编制网格程序和计算程序,巧妙地解决了采用单一坐标无法解决的问题,简化了数值模型和运算程序。