水质数值计算中数值弥散问题的研究

在水质模型的数值计算工作中，当水流速较大或计算模拟因子浓度较低时，计算出的数值解常出现负值或超过原始最高浓度，这种现象的产生是违背物质守恒定律的。如果采用相应的方法进行处理，是可以解决这一问题的。文中以二维水质模型为例，分析数值弥散现象产生的原因并提出了解决的办法．     

长江口水环境数值模拟研究--水动力数值模拟

本文基于沿水深积分的平面二维非定常流动数学模型对长江口拦门沙水深水航道工程对长江口水域流场的影响作了细致的数值模拟。模型率定和难证表明本模型稳定性好，可应用于工程计算。数值模拟结果表明长江口挡门沙深水航道工程对长江口水域的流场有明显的影响。     

基于数值流形元法的混凝土力学特性数值试验

从混凝土细观结构出发,假定混凝土由砂浆、骨料界面组成的多相复合材料,以试验为基础赋予各相材料的参数模拟加载过程中从细观到宏观的力学响应。考虑各相组分的非均匀性,借助蒙特卡罗方法和Fuller级配公式,产生随机骨料模型。扩展后的二阶流形元法,可以模拟混凝土受力、变形和破坏的全过程,可以追踪多裂隙的扩展,裂缝闭合后的压剪。开裂面可利用应力结果自动搜索,而不必人为预设。利用改进的流形元进行混凝土力学特性数值试验的模拟研究,再现了混凝土单轴受压、受拉试验在不同加载阶段微裂缝产生、扩展直至破坏的过程,及其宏观应力-应变曲线的变化情况。数值模拟结果与试验统计结果相符。     

基于数值流形法的土石坝静力 计算数值模拟

根据数值流形法的特点以及土石坝静力计算要求,给出了基于数值流形法的土石坝非线性静力计算方法。算例表明,数值流形法在土石坝静力分析中是有效的。     

热泡数值研究

本文对二维热泡的演化过程进行数值研究，所采用的湍流封闭模式为双方程k-ε方程。数值结果表明：无量纲时间大于10后，流动与混合特性均符合自相似关系；热泡流场可分两区。混合区中示踪剂浓度场呈双峰肾形、湍流脉动强烈、旋流含一对涡眼，而外区示踪剂浓度为零、流动有势且符合偶极子模型；热泡流的附加等效质量系数近乎1，自相似阶段热泡的宽高比约为1.45。所得热泡扩展率和混合率亦与实验数据相符。     

水电站水锤数值计算

水锤计算是水电站水力过渡过程计算的重要内容。该文采用特征线方法，建立了水锤计算的特征差分格式。分析了串联管道，分岔管道，阀门和各种调压室的外界条件，着重讨论了水轮机组的边界条件和计算方法。     

数值水池的一种有效的数值消波方法

本文通过将波高所满足的方程分解成等效的两个x和y方向的一维方程，提出了一种在求解Boussinesq 型方程中进行数值消波的有效方法，在求解方程时采用了一种精度较高的预报校正迭代方法。给出的方法用有实验结果的多向不规则波例子进行了验证。数值结果与实验结果相当吻合。本文的方法解决了波浪仿真中的关键技术：数值消波。     

数值波浪水池中航行船舶辐射问题的数值模拟

基于CFD方法,建立了数值波浪水池,就Wigley-Ⅲ船模在不同航速下摇荡运动辐射问题进行了数值模拟,给出了一种求解航行船舶辐射运动的水动力系数的方法.计算分析了船体相关模态运动的附加质量与阻尼,与势流理论结果、DUT(Delft University of Technology)的试验数据进行了比较,吻合良好.对比和研究表明,本文的方法比实验更易实现和控制,能细致描述船舶周围的流场,在船舶水动力性能的分析预报等方面具有广阔的应用前景.     

水轮机数值模拟技术

混流式水轮机采用三维纳维尔—斯托克斯计算机程序进行设计已使数字试验台成为现实。     

最优控制数值算法研究

通过对最优控制数学模型的分析，探讨了动态优化的算法思路，推广常规静态算法的同积，范数，梯度等重要概念，推导了终止判据，初始步长公式，并制作程序包仿真检验。     

溃坝洪水数值模拟

本文通过对某水库溃坝洪水计算,介绍了溃坝洪水计算中的一些简单易行的计算方法。并利用Preissmann四点隐式差分格式对圣维南方程组进行离散,求解洪水的传播。分析表明结果具有较高的精度,所提方法是合理可行的。     

调压室涌浪数值计算

浪计算是确定调压室尺寸的重要参数，本文用四阶龙格－库塔法对水电站调压系统非恒定流控制方程进行数值计算，并编制了通用计算程序，可用于圆筒式、阻抗式、双室式和尾水调压室的涌浪计算。程序适用于机组按指定的时间（或规律）进行开启（或关闭）等不同工况。     

调压室涌浪数值计算

涌浪计算是确定调压室尺寸的重要参数，本文用四阶龙桥－－库塔法对水电让调压系统非恒定流控制方程进行数值计算，并编制了通用计算程序，可用于圆筒式、阻抗式、双室式和尾水调压室的涌浪计算。程序适用于机组按指定的时间（或规律）进行开启（或关闭）等不同工况。     

溃坝洪水数值模拟

在已有溃坝洪水数学模型基础上建立的溃坝洪水计算模型，可对洪水由库尾向坝址的传播过程、溃坝洪水向下游的推进过程、溃坝洪水漫过堤防后在下游城镇内的淹没过程进行水动力学模拟．利用所建立的溃坝洪水计算模型，对某水电站大坝溃坝洪水在拟定的各工况下进行的坝下游洪水预测表明，溃坝历时、水库上游来流量及溃坝时不同的坝前水位是影响该模型计算结果的主要因素．     

三维紊流数值研究

本文针对复杂三维水流所具有规则边界、自由表面及各向异性，引入通度概念处理不规则计算边界，用ＶＯＦ法追踪自由表面，采用修正的ｋ－ε模型封闭Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程，分别计算了实用重力坝及其下游戽式消力池中水流流场和一个三维水跃流场。计算结果较好地与实验结果符合。     

三维水流数值模拟

本文针对三维水流特性，引入通度概念处理不规则计算边界，用ＶＯＦ法追踪自由表面，采用修正的Ｋ－ε模型封闭Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程，分别计算了溢流坝水流及消力池中水跃．计算结果较好地与实验结果符合．     

堤防工程施工数值模拟

采用有限单元法对软弱地基上的堤防施工过程进行数值分析,模拟堤防在分层填筑、逐级加载的施工过程中沉降量的变化,为堤防工程的设计和施工提供参考依据。     

太原市地面沉降数值模拟

建立了太原市地面沉降模型,并应用该模型对太原市的地面沉降进行模拟分析。结果表明:①太原市地下水开采降落漏斗区即为地面沉降严重区;②从1989—2008年间沉降区域急速扩张,0.5 m沉降等值线已经把吴家堡、下元、万柏林3个严重沉降区连成一片;③吴家堡沉降区域有向东南方向扩展的趋势,到2008年小店区(太原市重要水源地)沉降量也达到0.5 m以上;④非弹性储水因子对模型计算结果的影响要远远大于弹性储水因子。     

水电站水锤数值计算

水锤计算是水电站水力过渡过程计算的重要内容,本文采用特征线方法,建立了水锤计算的特征差分格式。分析了串联管道、分岔管道、阀门和各种调压室的边界条件,着重讨论了水轮机组的边界条件和计算方法。由此编制的计算程序可适用于各种常规机组和水泵水轮机组(抽水蓄能电站)水锤计算,还可直接应用于泵站停泵水锤计算。     

黄河口潮流数值模拟

应用二维非恒定流方程和破开算子法，数值模拟了黄河口附近海域潮流运动规律，并对动边界和潮位边界的处理作了探讨，实测资料验证表明，本文建立的数学模型能较好模拟黄河口附近的潮流场和潮位场。