非正交网格在冲坑流场数值模拟中的应用

结合多重网格法，采用非正交同位网格下的有限体积法，选用标准κ-ε紊流模型对挑流冲坑内流场进行了二维数值模拟，计算中采用非正交网格精确模拟不规则冲坑几何边界，避免了贴体正交网格变换的繁琐，结果分析表明，此方法能够准确有效地模拟冲坑内流场情况，为扩展到三维数值模拟建立了基础。     

弯道水流的两步隐式算法研究

采用优于SIMPLEC算法的两步隐式解法求解二维曲线坐标系下的浅水方程,建立了二维弯道水流数学模型。对流项采用二阶精度的Roe格式离散;物理变量采用适体坐标系下的同位网格布置,网格界面流速由动量插值法计算;紊动黏性系数由修正的k-ε模型确定。采用此模型对弯道内的水流流动进行了数值模拟,计算结果和实测数据吻合较好。     

基于FD/MLSFD的混合算法计算 二维浅水方程

将基于最小二乘法的无网格有限差分方法(MLSFD方法)和传统有限差分方法(FDM)相结 合,生成了一种混合算法。研究并解决了差分网格/无网格混合算法的藕合问题,将混合算法运用于 求解二维浅水方程,通过计算高雷诺数(Re =105)条件下的圆柱绕流模型揭示了该混合算法在进行二 维浅水模型的数值模拟方面具有较高的精确度。     

基于二维水沙模型的涉水建筑物防洪影响计算

基于RSS河流数值模拟系统,探讨了平面二维水沙数学模型在涉水工程防洪影响计算中的应用,并以汉江蔡家湾特大桥为例,进行该工程的防洪影响计算,探讨了不同涉水工程的概化方法。结果表明:采用基于非结构网格的平面二维水沙数学模型,可较为准确地捕捉到涉水工程实施前后河道水力要素变化及河道冲淤变化情况;在所选的计算条件下,拟建工程的实施对工程河段的防洪及河势影响不大。     

挑流冲坑紊流场的二维数值模拟

利用代数应力模型对淹没冲击射流作用下的冲刷坑内紊流场结构进行了二维数值模拟。计算中采用贴体正交网格变换处理不规则的冲坑几何边界，用VOF方法处理自由水面条件对水流结构的影响。结果分析表明，采用的数值方法可行，计算结果合理，在此基础上，可进一步研究冲坑的消能机理和冲坑的动态发展过程。     

双向嵌套法及其在水力计算中的应用

在水力计算数值模拟中 ,计算的网格步长约束着计算精度和工作量 ,计算的范围、计算的网格尺度和计算量总是一对矛盾 .以平面二维水流运动方程为基础 ,兼顾到计算的网格步长、时间步长和计算的范围 ,应用了双向嵌套网格法 .工程算例表明 ,双向嵌套网格法具有减少计算工作量、提高模式计算精度的特点     

复杂外形建筑物黏性流动CFD数值研究

该文以南通体育场馆为研究对象,在三种不同粗细网格上进行了黏性流场的数值模拟,比较了屋盖升力系数和流场细节,获得该类型建筑模型流场计算所适合的大致网格数, 在获得大致网格数的情况下,还比较了几种不同的湍流模式下的数值结果的差异,最后将数值模拟结果和试验结果进行了分析,结果令人满意.     

宁夏沙坡头河段二维水沙运动数值模拟研究

以沙坡头河段水沙运动为研究对象,利用平面二维水沙运动数学模型,采用非结构网格对模拟区域进行网格划分,以有限体积法为工具对水库的水沙运动进行了数值模拟.流速、河底高程模拟值与实测值的比较表明,所建立的平面二维水沙模型能够较为精确模拟沙坡头库区二维水沙运动,所采用的非结构网格有限体积法是适用的.研究结果为进一步研究水库的泥沙淤积规律奠定了基础,对水库的高效运行具有一定的参考价值.     

一般曲线坐标系平面二维水沙数学模型研究与应用

对笛卡尔坐标系下控制方程进行坐标变换,采用控制体积法与SIMPLE算法对方程进行离散和求解,建立了一般曲线坐标系平面二维全沙模型。模型控制方程离散时物理量布置采用同位网格,避免了采用交错网格时所需的大量插值计算,提高了计算效率。模型较全面地考虑了非均匀悬移质及推移质运动,具有较好的普遍适用性。通过长江沙市河段1996年至2001年实测水沙资料对模型进行了较系统的验证,计算结果表明模型能够较合理反映天然河道水沙运动及河床变形规律。     

长江口北支基于混合网格的通量差分裂水流水质计算模式

本文建立了基于三角形四边形混合网格的二维水流水质耦合数值计算模式。网格通过推进阵面法自动生成，控制方程采用有限体积法对守恒变量进行离散，应用通量差分裂格式(FDS)计算边界上的水量、动量和污染物法向数值通量。模型应用于长江口北支崇海公路大桥修建后的流场浓度场的数值模拟。网格根据工程实际需要分区布置．在工程外区域采用有结构的四边形网格布置，既可贴合实际岸线边界，又便于组织数据结构；在工程附近区域采用无结构的三角形网格布置，利用三角形网格的灵活性实现复杂地形边界和局部小尺度流场浓度场的精细模拟。模型计算出的流场和浓度场与实测值对比令人满意，较好地解决了复杂边界和工程网格尺度问题。     

取水前池泥沙淤积分布数值模拟研究

取水前池含沙量较大时,需要考虑前池中的泥沙淤积分布情况,以便于确定抽水泵运行模式及装配清淤设备。本文应用正交曲线坐标系下的水深平均二维数学模型对前池流态、泥沙淤积分布进行了数值模拟,结果与理论分析、相关研究结论一致。     

MATHEMATICAL MODEL FOR 2-D TIDAL FLOW AND WATER QUALITY WITH ORTHOGONAL CURVILINEAR COORDINATES

1 .　INTRODUCTIONThedischargeofpollutedwaterisbecominganincreasingthreattotheresourcesintidalareas.Thenumericalsimulatingthe 2 Dtidalflowandwaterqualityisthebasisofwaterresource plan ningandmanagement.Inrecentyears,althoughconsiderableattentionhasbeenfocusedonthisproblem ,thecomputationaldifficultiesinnaturaltidalriversremaintobeabigproblem ,suchasthecomplicatedboundaryconfigurations ,the greatdisparitybetweenlengthandwidth ,etc .Inthefollowing ,a 2 Dnumericalmodelbasedonthealternating…     

NUMERICAL SIMULATION OF 2-D TIDAL FLOW AND WATER QUALITY UNDER THE CURVILINEAR COORDINATES

This paper presents a numerical method to simulate the 2-D tidal flow and water quality under the curvilinear coordinates. In order to overcome the computational difficulties in natural rivers, such as the complicated boundary figures, the great disparity between length and width of computational domain, etc. , boundary-fitted grid is used, the irregular domain in physical plane is transformed into a rectangular domain in transformed plane, and the depth-averaged momentum equations and mass equation are rewritten and discretized based on the finite volume techniques in curvilinear coordinates. Practical application of the method is illustrated by an example for the Dachangzhen Section of the Yangtze River. A fair agreement between the values measured and computed demonstrates the validity of the method developed.     

长江口边界拟合坐标的三维潮流数学模型

在正交曲线坐标系下 ,采用坐标变换、有限差分、交替隐式求解、动边界处理等方法 ,建立了边界拟合网格的三维潮流数学模型 .应用在长江口潮流场的计算中 ,得到了与长江口实测潮位、流速和流向相一致的结果 ,能较好地反映长江口复杂边界和地形下的三维潮流场变化     

曲线坐标网格下二维涌波数值模拟的TVD型格式

针对水动力学中的涌波现象导出二维曲线坐标系下的守恒型方程，然后利用算子分裂法和TVD差分格式思想构造出计算格式，在此基础上建立起由实际流场区域至方形计算区域的全局同胚映射，对急流过缩窄河道产生的涌波结构进行数值模拟，结果表明，本文的数值方法能够很好地模拟附体涌波、交叉涌波等复杂结构现象，所得波系结构和有关物理量与理论分析结果非常吻合，表明本文的数值方法对于模拟水动力学中的涌波现象是可行的。     

曲线坐标下三维水动力学生态综合模型的建立

为了获得高分辨率、高精度及快速的数值模拟计算成果,以便解决复杂边界的工程实际问题,本文研究了通用形式表示的湍流代数应力模型流动基本方程组在拟合坐标系中的转换。通过该模型方程组的转换,并结合具有生物化学作用过程的生态子模型,建立了曲线坐标下三维水动力学的生态综合模型,便于复杂边界工程问题的方程组求解及对未来情况的预测和评价。     

近似正交的曲线网格生成技术研究

基于Thompson曲线网格生成方法,导出一组新的调节函数P、Q的表达式,并给出了曲线网格生成实例。实例检验表明,该调节函数能够对复杂边界的单连通域或多连通域生成理想的曲线网格,即网格近似正交,网格分布能够适应物理量场变化的情形。在实际水利工程流场数值模拟中,该方法能够准确地使用边界条件,提高求解精确度。     

重庆创宇化危品码头通航二维水流数值模拟

为了克服计算域边界起伏变化较大的问题,利用贴体正交曲线坐标系建立二维水流数值模型,模拟重庆创宇化危品码头河段通航水流条件,运用苟家沱至五步政河段的水面线、流场的流向及流速分布等实测资料进行验证,计算结果表明,二维水流数学模型的建立和数值计算方法合理,能较好的模拟实际河道的水流特性.     

BOUSSINESQ MODELLING OF NEARSHORE WAVES UNDER BODY FITTED COORDINATE

A set of nonlinear Boussinesq equations with fully nonlinearity property is solved numerically in generalized coordinates,to develop a Boussinesq-type wave model in dealing with irregular computation boundaries in complex nearshore regions and to facilitate the grid refinements in simulations.The governing equations expressed in contravariant components of velocity vectors under curvilinear coordinates are derived and a high order finite difference scheme on a staggered grid is employed for the numerical implementation.The developed model is used to simulate nearshore wave propagations under curvilinear coordinates,the numerical results are compared against analytical or experimental data with a good agreement.     

THREE-DIMENSIONAL NUMERICAL MODEL FOR WINDING TIDAL RIVER WITH BRANCHES

Natural rivers are usually winding with branches and shoals,which are difficult to be simulated with rectangular grids. A 3-D current numerical model was established based on the orthogonal curvilinear coordinate system and vertical σ coordinate system. The equations were discretisized using a semi-implicit scheme. The “predictor” and “corrector” steps were applied for the horizontal momentum equations to meet the basic requirement that the depth-integrated currents obtained from the equations for 2-D and 3-D modes have identical values. And a modification of traditional method of dry/wet discriminance was proposed to determine accurately the boundary and ensure the continuity of variable boundary in the simulation. This model was verified with the data measured in a winding tidal river with branches in April,2004. The simulated data of water levels and velocities agree well with the measured ones,and the computed results reveal well the practical flow characteristics,including the vertical secondary flow in a winding reach.