干旱区湖泊风生流特征研究

以新疆博斯腾湖为例,建立干旱地区湖泊三维水动力数学模型,通过对不同工况计算结果的比较分析,研究博斯腾湖风生流形成过程,环流结构和影响因素。结果可知,大湖区流场主要是由风场作用引起,而风向对大湖区环流结构有显著影响。风速大小的改变对博湖风生流形态的影响不大,风速越大,湖区水域流速越大,环流强度增加便于大湖区水体的交换。     

洪泽湖换水能力的时空分布特征EI北大核心CSCD

为研究洪泽湖换水能力的时空分布特征,基于MIKE21建立洪泽湖二维水动力模型,模拟分析了洪泽湖不同湖区的换水周期;考虑洪泽湖的流场呈现风生流和吞吐流双重特点,分析了不同季节和不同风场条件下换水周期的空间变化特征。结果表明:洪泽湖换水周期空间异质性明显,从南到北梯度递增,冬季和春季全湖平均换水周期较长,分别为75 d和60 d,秋季和夏季的全湖平均换水周期较短,分别为49 d和31 d;实际风场对洪泽湖的换水能力起到正向作用,东南风对洪泽湖的换水能力起正向作用,东北风对洪泽湖的换水能力起到抑制作用。     

基于GPS的洪泽湖水流流场质点示踪及数值模拟

针对不同水文气象条件下湖泊真实流场描述的难题,通过在洪泽湖主要入口分别投放GPS示踪器,实现了对湖泊表层水流轨迹、方向的实时监测,形成洪泽湖初步流场图。野外示踪实验结果表明:流经湖泊中心区域的水流运动轨迹均为自西向东的曲线;入湖流量较小时水流难以进入湖泊中心流场,入湖流量较大时流速空间分布不均,流场较复杂;小流量入湖条件下水流运动受到湖泊表面风场的影响,流量较大时水流流动的主要影响因素为湖泊自身的流场。同时,构建了不同入湖流量条件下的洪泽湖二维水动力数值模型,水动力模型模拟的流场分布基本符合水流质点GPS示踪实验的结果,两者拟合较好。本次研究揭示了洪泽湖的真实流场,基于GPS的示踪方法可用于分析河流湖泊的水动力空间变化,为泥沙、污染物质的输移和扩散提供了重要参考依据。     

太湖风生流特征的数值模拟研究

该文基于对太湖地形和水动力特征的分析,建立了沿垂向平均的太湖二维浅水动力学模型,给出了模型参数和模型的数值求解方法.通过对太湖风生流的模拟,分析了太湖风生环流的基本形态特征,并得到了实测流场的良好验证.进一步对盛行风场下的太湖流场和水动力特征进行数值研究表明,太湖风生流的形成主要由风场、湖泊边界及湖底地形决定;得到了不同湖区的流动规律和水动力特征,并揭示了不同湖区流动差异的形成原因.     

新疆博斯腾湖二维水动力数学模型研究

风场是影响湖泊水动力的重要因素,它可以改变水体运动速度和方向,影响各种物质在湖泊内的输移扩散。通过分析博斯腾湖大湖区风场,准确估算出风力、风向变化情况,构建了博斯腾湖平面二维水动力模型。应用计算模型对博斯腾湖水动力进行模拟预测,分析不同风向、风速对湖泊流场结构的影响,为进一步研究博斯腾湖水动力和污染物输移扩散提供理论依据。     

博斯腾湖湖流及矿化度分布研究

根据大型内陆湖泊水动力、气象、水环境特征，建立了博斯腾湖二维水动力、矿化度数学模型，预测分析了不同风场、水文条件、水资源调度方案对湖流、矿化度空间分布的影响。研究发现：风场是湖流、矿化度空间分布的主要影响因素：吞吐流对流场、矿化度分布的影响居次要地位，但在静风条件下，吞吐流对取(进)水口附近的局部水域水流流态及矿化度空间分布特征有较大影响；水资源开发利用将对湖泊环境产生一定影响，在进行水工建筑物布设时，应综合考虑风力、风向、吞吐流等各种因素，进行方案比选。     

淮河入海水道泄洪能力与洪泽湖运行水位关系研究

在实测水文、地形和闸涵枢纽资料的基础上,建立了包含洪泽湖及主要出入湖通道在内的大范围二维水流数学模型,对洪泽湖中低水位下(13.0～14.5 m)湖区水流特性、分流特性和出湖段局部水动力特征等进行了计算与分析,揭示了洪泽湖泄洪不畅的原因.结果 表明,湖区主流在南侧由淮河口大幅摆弯至三河闸入江,呈明显的吞吐之势;随入湖流量的增加和洪泽湖水位的不断抬高,南北侧分流线逐渐北移,经北侧二河闸及入海水道的泄洪流量占比有所加大,而出湖段水面比降整体有所减小;北侧出湖段二河闸上游引河的河槽狭小,形成卡口区,在中低水位期大幅限制了洪泽湖北侧的泄洪能力.     

玄武湖混合流数值模拟研究

本文从二维浅水非恒定流的控制方程组出发,建立了玄武湖混合流水动力数值模式,应用伽辽金（Galerkin）有限元法对数学模型求解。对玄武湖出入流2m^3／s流量及5．7m／s均匀定常东北风进行数值模拟验证基础上,研究了出入流2m^3／s流量及6m／s均匀定常东风、西风、南风、北风、东南风、西北风六种风情组合作用下的玄武湖混合流特性。结果表明：玄武湖混合流流场受到吞吐流作用影响较弱,受到风作用影响较强,混合流流态表现为湖区若干环流和沿岸流的有机结合;沿岸流流向与风向一致,湖中较深的地方形成逆风流动的补偿流,流向与风向相反;玄武湖混合流场的形态由风向决定,不同方位风场作用形成的稳定混合流流态不同;对峙方向风场形成的混合流流型相似,流向相反。     

白沙象湖水动力模型分析

针对象湖在规划设计中的初步成果,建立象湖的水动力学模型。通过象湖的水动力模型,模拟不同补水换水方式下的流场分析及对湖区水动力条件的影响,评估风生流对湖区水动力的影响,并对象湖整体建筑物方案进行优选分析,为探索满足象湖水功能区划水质目标的运行方式及湖区水质的维护措施提供参考。     

大型浅水湖泊水动力特性数值分析

准确模拟太湖水流动态变化特性及水动力特征对模拟、预测污染物迁移转化规律以及理解水流运动与污染物相互作用机制具有重要的实用价值。以环境流体力学(EFDC)模型为基础,收集2009年-2010年水文、气象数据及湖区地形数据,并考虑引江济太工程对湖区的影响,建立符合太湖湖区水流特性的水动力模型。模型模拟结果表明最大风向、最大风速的组合方式模拟出来的流场情况最接近真实湖体流场,引江济太工程对湖流的影响微小,模型的水动力模拟效果良好。     

定常有涡管流的速度场和涡量场

在试验研究的基础上，论述了有涡管流的产生条件及速度场和涡量场特性，给出了典型的流速分布并绘制了涡线。     

不规则实体堰坝流场及应力场耦合分析

针对现有堰坝稳定计算方法存在模型概化简单,无法准确反映不规则堰坝的流场及应力分布的问题,基于有限元软件ANSYS Workbench,通过引入气液两相流来求解堰坝的表面流场和水压力,将流场计算结果耦合到结构力学分析中实现某不规则实体堰坝的应力及变形分析。计算结果表明,设计洪水位和常水位工况下堰坝压应力均满足地基承载力要求,且堰体内部未出现拉应力;堰坝整体变形分布合理,能很好地反映堰体与基础非连续性的变形情况。该方法可有效地解决堰坝三维形态复杂及表面压力分布不均所带来稳定分析困难,可为堰坝设计提供依据。     

网格反应池局部流场的数值模拟

基于N-S方程和标准k—ε模型,应用有限元分析软件ANSYS的CFD功能,在不同网格参数下对反应池局部流场进行模拟,得到不同的流动现象,对部分参数进行分析,结合微涡旋理论,对参数影响大小进行比较。     

基于粒子系统的流场实时模拟

数学模型计算结果的显示大多以后处理的形式出现，存在显示时间滞后、存储数据量大、无交互性等方面的不足．应用计算机图形学中的粒子系统来模拟流场，通过分析粒子的存储结构和出生、发展、消亡的生命历程对流场模拟的实时性和模拟效果的影响，从显示方面提高了系统运行的实时性与真实性；采用调整显示时间的方式实现计算和显示时间同步及数据的实时传输，开发了集实时计算和显示于一体的流场模拟系统。     

窄边非加热区对窄缝流道内流场和温场影响的数值模拟

本文运用商用流体动力学软件CFX数值模拟了非加热区对窄缝流道内流场和温场的影响。研究表明,窄缝内横截面中心线上的速度呈梯形分布,窄边附近流速较低,中间高;宽边完全加热时,流体不足以带出加热板发出的热量,使得角部出现热集中现象;而在角部设计有非加热区后,角部热集中现象得到解决,并且非加热区的存在并没有降低主流的速度。     

汤河水库弯曲溢洪道流场数值模拟分析

依据RNGk-ε双方程紊流模型,并采用VOF方法追踪自由水面和笛卡尔网格法处理复杂几何边界,对汤河水库溢洪道弯道水流进行了三维数值模拟,得到不同流量下溢洪道弯道的自由水面线、压力分布以及流速等流场参数分布规律。     

温排水模型试验中变态率对流场和 温度场的影响

通过设计一系列温排水模型试验,研究不同模型几何变态率对典型环境流条件下流场和温度场的影响。结果表明：变态率ε的增大（ε≤3）对典型流场的纵向流速以及水流特征点分布均有所影响,但都没有改变原有工况（ε=1）的流态特征和分布结构。随着变态率ε增大（ε≤3）,温排水向上游发生偏转,表面温度场温升包络面积逐渐变大,主流区垂向温度分布规律基本没有发生变化,但垂向温度梯度加大,热水层厚度趋向变薄。     

入水初期流场的测量方法

计算机技术、激光技术和图象处理技术的发展带动了流场测试技术的迅速提高,PIV技术克服了以往流场测量方法中单点测量和不能测量瞬态流场的局限性,它成功地应用于物体入水初期流场的测量,为研究此类流动提供了一种新的途径.本文简单介绍了PIV测量物体入水初期流场的方法并给出了试验结果.     

三峡水库近坝区三维流场及温度场的数值模拟

基于三维不可压缩流动的N-S方程建立水流水温模型,模型在动量方程中考虑浮力作用并取消了静水压力假定,采用大涡模拟紊流模型计算紊动扩散,并考虑水面散热及其太阳辐射的影响因素,适合于对复杂流态及其有密度分层流动的数值模拟。应用所建立的数学模型对三峡近坝区从庙河至坝前水域的三维流场及温度场进行了数值模拟,计算出的水温分布与坝前观测的水温分布二者符合良好。模拟结果表明,三峡水库在蓄水至139 m水位时,垂向没有明显的水温分层,与实测结果相符。     

基于流场数值模拟的导流堤加固方案优化设计

流态和流速分析是导流堤设计的先决问题。以某沿海水利枢纽导流堤为研究对象,采用有限元数值模拟的手段及平面二维水流数学模型,对其加长加固方案进行对比分析,优选出合理的导流堤结构型式和长度,为工程设计提供理论参考。