冷却池的水力热力特性数值模拟

根据局部线性化方法和线性算子迭加原理，给出了深度平均的全场紊流模型的一种混合有限分析离散格式，用来模拟浅水型冷却池的水力热力特性，并进行了试验验证。数值预报的冷却池全场流态、温度分布以及排水口近区流速、温度变化均与试验结果吻合较好。     

冷却池的水力热力特性数值模拟

根据局部线性化方法和线性算子迭加原理，给出了深度平均的全场紊流模型的一种混合有限分析离散格式，用来模拟浅水型冷却池的水力热力特性，并进行了试验验证。数值预报的冷却池全场流态，温度分布以及排水口近区流速，温度变化均与试验结果吻合较好。     

浅水环流的形成及数值模拟

通过引入浅水垂向平均化的涡量方程,发现涡量同界面参数有关。论证了把浅水环流假定为一平面闭合流线是不合理的,进而得出了浅水环流形成的必要条件。通过分析涡量的形成、传递和扩散的物理数学过程,运用破开算子法,分别对其进行了相应的数值模拟。计算结果与实验结果符合良好。     

滨海核电厂冷却水明渠浅水排放三维数值模拟

温排水是滨海核电厂面临的重要环境问题,模型预报是评价排放影响的主要手段。三维数学模型能精细反映温排水扩散,是预报模型的主要发展方向,但目前其模拟适用性尚需要进一步深入研究。本文以某浅水明渠排放核电厂为例,开展了海域潮流及温排水三维数值模拟,并与二维模拟及物理模型试验进行了对比分析,比较结果表明,三维数学模型模拟的近区水温垂向分布与物理模型吻合,模拟的表层4℃和1℃温升范围与其它模型相比具有合理性。研究结果表明三维数学模型能合理反映浅水明渠排放浮力作用下的水温分层,较好兼顾近区和远区的模拟精度,对此种排放型式具有较好的适用性。     

复杂地形上非恒定浅水二维流动数值模拟

该文针对复杂地形条件下浅水流动数值模拟在干、湿边界附近面临计算失稳和格式和谐性差等难题,建立了非统一结构网格下二维浅水方程的高精度、高分辨率的有限体积模型.以基于水位的改进浅水方程为水流控制方程,采用能够有效捕获激波的HLLC近似黎曼算子计算界面通量;采用MUSCL-Hancock预测-校正法获得了在空间和时间上都具有二阶精度的Godunov格式;通过构造底坡修正项,保证了计算格式的和谐性;采用改进的半隐式格式解决摩阻项可能引起的刚性问题,提高了格式的稳定性.并通过算例研究,结果表明,该模型具有很好的和谐性与稳定性,适应干、湿界面计算,能有效模拟复杂地形条件下的水流运动.     

浅水流动与污染物输运的高分辨率计算模型

将基于流向量分裂技术的两步有限体积分量方向TVD格式应用于求解浅水方程和污染物输运方程,建立了二者耦合求解的高分辨率计算模型。实际算例表明,该模型能较好地计算浅水流动和污染物输运问题,为浅水流动和水环境模拟提供了精度高、稳定性好的数值计算模型。     

实际地形下溃坝波的有限近似解

采用有限近似法5点格式离散二维浅水波方程组,建立平面二维溃坝洪水波模型。通过与平底无摩擦二维非对称部分溃坝问题其他数模的结果比较,结果表明该模型能够较好地模拟自由面的变化规律,具有较强的间断捕捉能力。进而对实际地形下的二维溃坝问题进行了计算模拟,给出了精细的数值结果,揭示了复杂的运动特性,进一步显示了有限近似法模拟溃坝洪水波间断面的形状和位置的优良性能,是求解溃坝流动的有效方法之一。     

基于自适应网格的急流条件下污染物输运高效高精度模拟

为了高效准确模拟急流条件下突发水污染事件中污染物的输运规律,基于自适应网格技术构建了Godunov格式有限体积模型。模型利用自适应结构网格离散二维浅水控制方程,对水位梯度或污染物浓度梯度较大的区域进行精细网格划分,同时细化干湿边界区域网格。模型采用MUSCL-Hancock方法求解二维浅水控制方程,使模型具有时空二阶精度;利用HLLC格式近似Riemann解计算界面通量,对界面两侧的Riemann变量进行非负重构和局部底部高程修正以确保模型计算的和谐性和稳定性。算例验证表明:自适应网格技术可以自动识别水位梯度或污染物浓度梯度较大的区域以及干湿边界区域并细化该区域网格,保证模型模拟精度的基础上,提升模型模拟效率;该模型能够准确高效地模拟急流条件下污染物的输运过程,适用于突发水污染事件的评估、预警和应急管理。     

填海工程悬浮物对海域环境影响的数值模拟研究——以中国海监唐山维权执法基地建设工程为例

耦合二维浅水水动力数值模型及物质输运数值模型,对京唐港区中国海监唐山维权执法基地填海工程周边海域的潮流场及工程建设过程中产生的悬浮物的输移、扩散趋势进行了数值模拟研究。潮流数值模拟结果与海域实测结果吻合良好,在此基础上对抛石围堰、吹填溢流两种施工方式产生的悬浮物浓度分布状态、超标面积进行了数值预测,分析了该工程对海域水质环境的影响。     

基于有限体积法的伴随数值模型研究

传统上认为伴随数值模型的构造应先设计正向方程的数值格式,然后由数值格式推导伴随数值格式建立伴随模型,但利用该方法过程繁杂繁琐,且从正数值模型直接得到伴随模型,制约了对伴随模型数值格式的具体设计,如利用该方法就无法构造有限体积法的伴随数值模型.为发挥有限体积法在数值格式和边界拟合方面的优势,和检验对伴随方程进行数值格式选取和设计的可行性,本文直接从深度平均的非线性守恒型浅水方程出发,先利用Lagrange法推导得到其伴随方程,然后再对浅水方程和伴随方程的数值通量分别采用二阶精度的Roe格式和一阶精度的Lax-Friedrichs流函数格式,建立正模型和伴随模型采用不同数值格式的无结构三角网格有限体积法的伴随模型.进行的一系列数值实验,正确反演出了顺直河道和概化河口的开边界,结果表明该方法构造伴随模型是可行的,为伴随模型的构造方法开辟了一条新的途径.     

CALCULATION OF THERMAL AND SALINE TURBULENT FLOW BY k-ε MODEL

1 .　INTRODUCTIONStratifiedflowisakindofflowthatcontainsdensitygradientinthespace .Itisaverycommonphenomenonofflowinginnaturalenvironment,nearthedischargeexitofsewageinthecity ,inthepondusedinindustryandintheriver ,thelakeandthesea ,whereconsistence ,thermalordensitystratificationcanbeformed .Itiswellknownthatdensitystratificationwillexertastronginfluenceonturbulentmixing ;ifthethermalstratificationisexistentatthesametime ,thestateofstratificationwillchange .Ontheotherhand ,changeofthesta…     

Water medium retarders for heavy-duty vehicles: Computational fluid dynamics and experimental analysis of filling ratio control method

The water medium(WM) retarder is an auxiliary braking device that could convert the kinetic energy of the vehicle to the thermal energy of the coolant, and it is used instead of the service brake under non-emergency braking conditions. This paper analyzes the flow distribution based on a mathematical model and analyzes the key factors that could affect the filling ratio and the braking torque of the WM retarder. Computational fluid dynamics(CFD) simulations are conducted to compute the braking torque, and theresults are verified by experiments. It is shown that the filling ratio and the braking torque can be expressed by the mathematical model proposed in this paper. Compared with the Reynolds averaged Navier-Stokes(RANS) turbulent model, the shear stress transport(SST) turbulent model can more accurately simulate the braking torque. Finally, the flow distribution and the flow character in the WM retarders are analyzed.     

轴流式水轮机转轮内三维紊流场预测

转轮是水轮机中影响机组特性的一个重要部件．研究水轮机转轮内三维素流场的流动特性对于提高水轮机组的特性及效率具有重要的意义．本文基于N-S方程和标准的κ-ε紊流模型，采用SIMPLEC算法，数值模拟了轴流式水轮机转轮内的三维紊流场，同时讨论了其收效性和准确性．轴流式水轮机转轮内的三维紊流场数值模拟结果有助于提高轴流式水轮机的水力设计、性能分析和优化设计的水平．     

THE TURBULENT MODEL OF LIQUID-PARTICLE FLOWS AND ITS APPLICATION TO NUMERICAL PREDICTION OF OIL POLLUTION

Simulation of particle turbulent transport in present mathematical models of two-phase turbulent flows is algebraic model based on local following theory. The predicted results bythese models are not consistent with that of experiments available. The motion of two-phase flowis described by a unified model of multi-fluid in this paper. The two-fluid turbulent model oftwo-phase flow based on k-e equations for particles and fluid, and corresponding numerical thch-nique are both developed. The proposed model and the numerical technique are successfully em-ployed to numerical modelling for oil-water two-phase turbulent recirculating flow.     

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。     

涡旋管内强旋湍流气固两相流的数值模拟

本文建立了基于一种合理考虑湍流-离心力相互作用的新的代数Peynolds应力模型和颗粒随机轨道模型的强旋湍流气固两相流动数学模型。应用该模型对新型涡旋管内的强度湍流气固两相流进行了数值模拟，揭示了涡旋管内气固两相湍流流动的基本特性以及改变切向出口气体流率对流动的影响。     

TWO MODIFICATORY K-ε TURBULENCE MODELS FOR TURBULENT SWIRLING FLOWS

1 .　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｓｔａｎｄａｒｄＫ εｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅｍｏｄｅｌｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｆｏｒｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇｔｕｒｂｕｌｅｎｔｆｌｏｗｓｉｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐ ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ,ａｎｄｔｈｅｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｕｓｉｎｇｉｔｉｎｐｒａｃｔｉｃｅｈａｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｔｈａｔｉｔｉｓｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｉｎ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｍａｎｙｔｕｒｂｕｌｅｎｔｆｌｏｗｓ,ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｔｈｅｓｉｍｐｌｅｓｈｅａｒｆｌｏｗ .Ｆｏｒｆｌｏｗｓｓｕｂｊｅｃ…     

稳定分层流动中湍流动量逆梯度输运的数值研究

本文采用RSM模式数值研究了温度和盐度的分层流动中湍流动量的逆梯度输运现象,并把计算结果和已有的实验结果进行了比较。计算主要考虑了分层强度、剪切率以及温度和浓度分层对湍流动量逆梯度输运的影响。由计算结果表明：在非剪切的分层流动中,温度分层,出现湍流动量的逆梯度输运。而盐度分层流动不出现湍流动量逆梯度输运现象。剪切分层流动中,剪切减小湍流动量的逆梯度输运。并且分层强度对温度分层比盐度分层影响大。     

盲肠河段口门紊动掺混区水流运动的相似分析

本文应用湍流模式，建立了盲肠口门紊动掺混区水流运动的数学模型，在定常流动中，近似具有自相似性。利用相似理论，给出了流函数和流速的相似函数，对掺混区的水流运动进行了模拟计算。并分析了掺混区横向流速梯度及涡粘性系数的变化特性。     

3-D TURBULENT FLOW SIMULATION FOR THE TAIL WATER CHANNEL

３－ＤＴＵＲＢＵＬＥＮＴＦＬＯＷＳＩＭＵＬＡＴＩＯＮＦＯＲＴＨＥＴＡＩＬＷＡＴＥＲＣＨＡＮＮＥＬＧｕａｎＪｉａｎ－ｙｏｎｇ；ＣｈｅｎＢｉ－ｈｏｎｇ（ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ１１６０２３，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ...