一个模拟密度分层流特征的改进三维数值模型

为实现对强密度分层流的数值模拟,本文对Boussinesq近似及静压假设进行了讨论。并根据密度分层流的特点,在质量流量守恒条件下对通用POM模型的连续方程、动量方程及湍流模型方程进行了必要的改进。应用改进的三维数值模型,对两组盐度差下的分层流动进行了模拟。结果表明：在环境水体垂向密度变化不明显的情况下,采用静压假设是可取的。但对于环境水体存在明显密度分层的情况,由于垂向密度变化较大,静压假设并不适宜。相对原模型,改进模型得到的盐度等值线更加平稳,盐度垂向变化的梯度更大,计算结果更符合密度分层流的特征。     

同轴旋转分层流燃烧器空气动力场的数值模拟

同轴旋转分层流燃烧器运用离心力分层原理，对一、二次风混合进行有效控制，达到分级燃烧，抑制NO，生成的目的。由于离心力的作用，同轴旋转分层流燃烧器的湍流脉动是各向异性的，这使得基于各向同性假设的k-e模型不再适用。本文运用作者提出的考虑离心力影响的k-e模型(k-e-cf模型)，对流项采用混合差分格式，对同轴旋转分层流燃烧器空气动力特性进行了数值模拟，将数值预报与实验测定进行了比较，得到了较好的结果。     

长江口局部河段三维潮流数值模拟研究

为了准确深入地认识长江口区水动力特征,基于非结构网格有限体积法,建立了长江口南支、南北港局部河段三维潮流数学模型。模型验证结果良好,说明其能够正确反映水流的三维运动形式。在此基础上,分析了北港入口处表底层水流特征以及新桥通道垂向水流结构。结果表明,北港入口处,落急值在表层与底层差别较大,涨急值差别相对较小。新桥通道处,涨急时,中上层与中下层垂向流速梯度差异明显,落急差异相对较小。     

伶仃洋三维流场数值模拟

使用σ坐标变换技术，将（ｘ，ｙ，ｚ，ｔ）坐标系中的三维非线性Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程转换成（ｘ，ｙ，ａ，ｔ）坐标系中的方程，采用有限差分方法进行离散求解，用垂向（σ向）积分的连续方程求解水位，用动量方程求解流速垂直结构，在水平方向上使用非交错正方网格，σ向等间距分层，从而建立三维流场数学模型。应用本模型对多口门、多岛屿、地形及岸线复杂的伶洋的枯季、洪季流场进行了数值模拟。将模拟结果与多个水位、流速同步测站的实测资料进行比较，无论是水位、垂线平均流速、流向过程线还是流速的垂向分布形式与量值，二者均吻合较好。根据模拟计算结果，对伶洋流场的平面及空间结构特征进行了分析。     

波浪和风对伶仃洋盐度输移影响的三维数值模拟研究

水流、波浪、风是河口区常见的动力因素,对影响河口盐度场分布的径流、潮汐、波浪、风力因素进行了综合考虑,将水平正交曲线变换和垂向σ坐标变换相结合,建立复杂边界条件下伶仃洋三维盐度数学模型,其中的波浪要素采用第三代波浪模式SWAN计算。在采用实测资料对模型进行验证后,通过对不同因素组合下伶仃洋三维盐度场的模拟,探讨了风和波浪对其盐度空间分布的影响。     

河口水库库内三维流动数值模拟

基于三维浅水方程和溶解物质输运方程研究河口水库流动和水体交换。用实测水文资料对数值模型进行验证。利用该模型计算分析了不同风况以及水库引排水条件下水库水体流动特征,结果表明风对水库水闸附近的流场影响较小,但对整个库区流场会有一定影响。针对长江口青草沙水库上游水闸引水、下游水闸关闭或开启的两种运行模式,通过溶解物质浓度模拟并依据所定义的水体交换率,给出了换水率随时间的变化过程。可为制定合理的水库引排水方案,确保水库水质提供科学依据。     

三维溃坝问题的数值模拟研究

采用求解三维弱可压流动模型及Ｋ－ε两方程湍流模型的方法，用有限差分法数值求解，研究了三维清坝引起的非定常复杂流场，文中给出一种简单而有效的处理自由面边界的方法，并详细地给出一个三维弱可压的流体动力学计算方法，数值计算表明本文的方法能较好地给出自由面的变化规律及流场的非定常过程．     

尚志镇地下水流三维数值模拟

尚志镇位于山前河谷平原区，地下水主要赋存于多层孔隙介质含水系统中，由于受自然地理条件及人为开采的影响。形成了地下水三维流区，文章根据水文地质模型，建立起了地下水的三维流水分运移数学模拟模型。通过模型求解，模型识别与验证，证实了所建模型可靠。     

弯曲型交汇河口三维数值模拟研究

弯曲型主渠交汇是天然河流的主要交汇形式，对河床演变和水运发展产生重要影响，为了研究弯曲型交汇河口的水力特性，首先通过实验值与模拟值进行对比进行模型验证，然后通过三维数值模拟研究了流量比为０．２５０、０．４１７、０．７５０时，支渠分别交汇于１２０°弯曲主渠弯顶凹岸和凸岸的交汇口附近的水流特性，从而为进一步研究弯曲型交汇河口的动床水流创造条件。通过研究表明:相同流量比的情况下，凸岸交汇时，分离区大，凹岸交汇时，分离区小；流量比越小，上游雍水越高，交汇口下游最低水位越低；相同流量比，凸岸交汇时上游雍水大于凹岸交汇，下游最低水位低于凹岸交汇，上下游水位差更大。     

法国Gironde河口盐水入侵与泥沙输送的三维数值研究

运用可计算河口流场的全三维数值模型研究Gironde河口的河口环流与盐水入侵问题。本模型应用有限差分法求解浅水方程,同时采用模态分裂技术获取关于水位的泊松方程。而湍流计算则采用二阶K-L模型求解。模型采用Gironde河口两次不同实测数据进行率定参数与验证。通过对潮汐与径流作用的详细分析以研究该河口动力结构及影响河口环流盐水入侵的主要影响因素。     

复杂三维流动数值模拟的非重叠区域分解法

本文从SIMPLE-C方法出发，采用基于非重叠子区域的Dirichlet-Neumann交替算法，提出了一种计算复杂三维区域内汉体流动问题的分区并行计算方法和通用程序，并以已有的算例为对照，验证了本方法的有效性，从而展示了本方法应用于工程实际中大规模复杂三维区域问题的分区并行计算的可行性和潜力。     

应用K—ε模型模拟三维分层流

本文引用涡粘性和涡扩散的假定建立了模拟分层流Ｋ－ε模型。该模型综合考虑了分层流的特点和密度变化的影响。并对ｖｔ中的Ｃμ进行了浮力修正。从而建立的数学模型出发，采用ＳＩＭＰＬＥ方法求解速度和压力耦合的方程组，模拟了矩形池的流场、温度场及温差分层流、计算模拟温度场分布与实验观测基本符合，并较好地反映了分层流的密度效应。     

温排水在河口潟湖海岸中输运的三维模拟与分析

大唐国际王滩电厂位于渤海湾西侧,排水口附近有河口、潟湖以及港口等地貌和工程,温排水在此复杂水域的输运特征具有典型的研究价值。该文以此电厂温排水为研究对象,采用MIKE 3软件和双重嵌套网格技术建立三维水动力及温度耦合模型,利用2017年5月和8月实测潮流及温度数据对模型进行合理性验证。模拟和分析了不同潮流动力、风作用以及温排水条件下温升效应特征。结果表明:温排水条件对温升起控制作用,排水量和排水温度是影响温升分布的二个关键要素;风动力作用对于温升影响较大,风生流对温升平面分布产生重要影响;由于该海域为弱潮区,不同潮流作用造成的温升差异较小。     

官厅水库妫水河口拦门沙疏浚的数值模拟研究

利用一、二维嵌套的不平衡输沙数学模型。对官厅水库妫水河口拦门沙疏浚挖槽方案进行了数值模拟。分析了影响挖泥槽回淤的各种因素。并通过对几种典型的挖槽方案进行计算分析。提出了合理的疏浚挖槽方案。     

紊流数模与分层流数模进展述评

近代紊流数值模拟始于50年代前后,至70年代,K-ε模型已经非常流行,目前二阶模型已获得应用。分层流的数值模拟始于Schijf和Schonfeld用异重流运动方程计算河口盐水楔的形态。50年代至70年代,主要发展了积分方法,70年代以来,求解偏微分方程组的场方法发展迅速,代数应力通量模型得到了广泛的检验和应用。本史综述了流体力学中紊流数值模拟与分层流数值模拟的研究方法,介绍了沿用于紊流模型的基本假定和分层流数值模拟中采用的近似假定,讨论了各种紊流模型的特点及在分层流中的扩展,对分层流的主要计算方法及数学模型进行了评述。     

珠江河口三角洲数值模拟技术研究进展

综述了珠江河口三角洲水域近5年来的数值模拟技术研究成果。分析表明,目前数值模拟技术正朝着水系整体模拟、多要素耦合模拟、多方法有机集成、系统框架下局部水域重点深入研究的方向发展。建立珠江河口水域的数值化研究平台,集成各种信息和分学科技术,支持区域水资源综合开发、利用、保护和管理,是今后数值模拟技术研发和应用的趋势。     

连续弯道水流运动的三维数值模拟

基于雷诺方程和有限体积法建立了描述连续弯道水流的三维数学模型,用Shukry的强弯道试验结果对数学模型进行验证.结果表明,该模型能够很好地模拟弯道内水流的流速分布.采用该模型模拟了在不同弯曲度的连续弯道中的水流运动,结果表明:水流流速在弯顶靠近凸岸处较大,而凹岸处较小,弯顶处的水流断面流速分布和下一个弯顶处呈横向对称,且在两弯顶中间形成过渡.由于水流凸岸流速大于凹岸,因此当河岸类型为可侵蚀河岸时,凸岸将可能向后崩退,形成切滩.随着弯曲度的增大,弯道水流动力轴线更贴近凸岸.当河道弯曲到一定程度,一旦遇到洪水,很可能冲开河岸的束缚发生裁弯取直现象,并发展出新的河道.