论水流运动的不确定性

所有的自然现象都具有不确定性,水流运动也不例外,皆源于其遵循的非线性。非恒定流问题的解对初边值条件的敏感依赖性、恒定流问题的多解性便构成了水流运动的不确定性。非恒定流是绝对的,恒定流是相对的;水流运动初边值条件的变化是不可避免的;度量误差不可能完全消除;恒定流也存在着局部非恒定性;恒定流解的性质与误差水平有关;误差水平不同,恒定流解的个数甚至解的唯一性会发生变化;实际水流运动是恒定与非恒定、确定与不确定不同程度的有机综合体;现有理论分析、物理试验和数值试验、原型观测等均显现了水流运动不确定性的存在,大数据研究方法也不能例外;有必要对水流运动不确定性理论进行明晰、深入和完善,并以此为指导进行研究,为实际工程决策提供科学依据。     

一维圣维南方程组在非恒定流计算中的应用

天然情况下，河道水流在某河段内可能是恒定流，亦可能是非恒定流。一般地，山区性河流多视为恒定流，但在河道干支流的汇合口、河道与湖泊的交汇处、以及潮汐河段等处的水流常常为非恒定流。对于非恒定流， 用常规的水文学方法难以分析计算出河道水流的各个水文特征值，圣维南方程组则是解决此类问题的途径之一。运用圣维南方程组建立一维数学模型，应用芙蓉江江口水文站、长江徐六烃水文站实测水文资料进行分析验算，对解决非恒定流方面的一些实际的水文问题进行初步分析和探讨。     

窄缝法在二维边界变动水域计算中的应用

本文根据在床底人为设置窄缝的设想,对二维不恒定流计算中由于水位变动而造成的计算域相应变动的问题进行了处理,结合破开算子法,提出了具有动边界功能的计算二维不恒定流动的一种新模式。该模式解决了用固定边界模拟变动边界的问题,并具有良好的稳定性和计算精度,计算实例表明:本模型与一般固定边界的模型相比,所增加的计算量不多,而大大改善了滩地水流的模拟。     

分型算法在二维非恒定流的数值模拟中的应用

采用分型算法求解水流运动的二维浅水方程，采用“动边界”技术追踪在非恒定流时因水位的变化而引志的计算区域边界的变化，建立了天然延晨恒定流的数学模型，通过实例计算说明，本模型对河口湖泊等一类宽阔水域流场的计算非常有效，能够满足实际工程的需要。     

Preissmann隐式格式在弯曲河道中的应用

对弯曲河道基于Preissmann格式的水流计算提出了可行的方法 ,进一步扩充了明渠一维非恒定流计算 (隐式 )程序包MYBC/Y1的功能 ,经长江江苏段内水流的实例计算 ,取得了较为理想的结果。     

保水堰的交替水流数值模拟初探

为了对保水堰的交替水流进行数值模拟,依据保水堰恒定流情况下的工作特性,将保水堰的水流形态分成堰流和满流两种状态,分别建立保水堰不同流态下的非恒定流数学模型。分析两种不同水流形态的交替机理,建立两种水流的转换条件,联立两种不同形态的数学模型构成保水堰的堰流和满流交替的非恒定流数学模型。利用数值计算的方法对保水堰的水流交替情况进行了模拟,结果表明,通过将两种流态的方程进行组合,可以合理地模拟保水堰的水流交替过程。     

非恒定流作用下砾石推移质输移特性试验研究

基于水深与流量的变化率提出了反映水流非恒定强度的无量纲参数P。利用水槽非恒定流输沙同步测试系统试验研究了非恒定流作用下砾石推移质的输移特性。试验资料分析表明,非恒定流作用下的砾石推移质输移具有明显的随机性、间歇性与阵发性。水流的非恒定性对输沙率峰值的脉动性有影响,对P＞0.32的强非恒定流而言,若输沙率样本数少于20,将会给输沙率结果带来较大的偏差。非恒定流作用下输沙率与水流要素变化具有不同步性,并与水流非恒定强度有关。P＞0.32时,输沙率峰值一般滞后于流速峰值;当P＜0.32时,可能出现输沙率峰值先于流速峰值的现象。非恒定流作用下砾石推移质平均单宽输沙率（或输沙量）与单宽流量（或径流量）、非恒定强度参数P有关,随P的增强而加大。     

恒定流研究坝下水位流量关系的缺陷探讨

通过运用一维水流数学模型对广州市流溪河人和拦河坝枢纽工程（以下简称人和坝）下的水位流量关系曲线进行了恒定流和非恒定流计算,对比两种计算模式的成果后,对传统采用恒定流计算水位流量关系存在的缺陷进行了探讨。针对恒定流模拟中的缺陷,结合实际工程中不同水位流量关系在设计中的不同作用,最终确定了人和坝下水位流量关系曲线。通过数学模型计算的水位流量关系曲线,往往是特定地形和水文组合共同作用的产物,但其在一定程度上也反映了河道的水流特性,能为坝体工程的消能防冲设计等提供参考依据。     

计算流体动力学(CFD)在建筑排水系统中的应用

建筑排水系统的设计依据是最大使用限度理念,该理念由概率论和恒定流理论发展而来.这种基于恒定流理论的现有方法,对排水立管流态、瞬态压强传播机理、系统内气体运动模式、虹吸雨水排水系统初始阶段的管道水流状态等问题的分析难以取得有效进展,而对排水系统内部非恒定水流运动情况的详细分析已成为该领域的研究趋势.介绍了研究建筑排水系统内气水运动模式的计算流体动力学(CFD)方法,并总结了CFD在国外排水系统中的应用情况.     

水流数值模拟在滞洪区中的应用

滞洪区行蓄洪水时,水流形态复杂,传统的一维恒定、非恒定流计算方法将不满足要求,二维非恒定流数学模型能够较为准确地全面模拟计算域内水流的运动、水位的变化过程、冲淤情况等。在介绍二维非恒定数学模型原理的基础上．对崔家桥滞洪区行蓄洪水过程进行了模拟,并结合实际工程项目,对石郑客运专线铁路桥和锦郑成品油管道穿越崔家桥滞洪区的修建工程前后．进行了域内洪水演进、淹没及工程位置处流速状况的计算分析,为防洪评价提供了科学依据。     

桥渡非恒定流水工模型试验研究

扼要介绍非恒定流模型试验的理论基础(模型水流与原型水流的相似准则),我院为开展非恒定流试验研究而研制的试验设备与仪器,以及针对水库溃坝水流、潮汐水流、涌潮水流、天然河道水流等不同类型非恒定流对桥渡建筑物影响所进行的试验研究特点、研究成果和发展进程。     

河道平面二维水沙数学模型的有限元方法

作者采用有限元方法建立起一套河道平面二维水流泥沙数学模型。在前人研究的基础上 ,采用了质量集中的处理方法 ,提出了压缩存储的方法 ,从而大大减少了计算存储量。针对有限元法时间步长需取得较短问题 ,采用了“预报 校正 迭代”的算法 ,提出了“非恒定 恒定 非恒定流”的算法 ,既能解决工程实际问题 ,又大大减少了计算量。作者以下荆江监利河段为例进行泥沙冲淤计算 ,计算结果与实测值符合较好 ,从而证明了模型的可靠性     

南水北调中线工程总干渠水力学 仿真模型研究

以节制闸为边界将南水北调中线总干渠分为若干子段,采用闸门过闸流量公式、能量方程、圣维南（Saint-Venant）方程组和低压管流方程分别计算闸门水位流量关系、明渠恒定流、明渠非恒定流和有压建筑物非恒定流,以此建立总干渠水力学计算模型。通过双重迭代方法对水流方程、过闸流量方程进行联合求解,以模拟总干渠运行调度动态过渡过程,以京石段2008年输水实测数据对水力学模型进行验证,结果表明模型具有良好的收敛性和较高的精度。     

石家庄市引岗黄二期工程管道水击压力数值计算

在阀门关闭或开启的过程中,对有压管道的任一端面而言,水流运动要素随时间发生变化,形成非恒定流。这种管道阀门 的突然关闭或开启,引起流速急剧变化,同时引起压强突然增加或降低。阐述了计算水击压力的基本方程及基于特征线的数值解 法,并计算了引岗黄二期工程管道的水击发生变化过程。     

瓯江青田水利枢纽对城区防洪影响分析

青田水利枢纽位于青田县城下游的瓯江潮区界处,水流条件非常复杂。利用一维非恒定流数学模型,计算和分析了枢纽附近江道的水流状况。通过数学模型计算分析表明,该枢纽的建设对上游城区防洪影响不明显。     

三峡船闸下游引航道通航条件研究

三峡船闸末级闸室泄水和大坝泄洪引起下游引航道水位波动,水流往复运移。这种非恒定流影响船舶在引航道安全航行和停泊。通过物理模型试验介绍了船闸下游引航道非恒定水流特性和通航水流条件,并提出了改善通航水流条件的有效措施。     

恒定急变流的能量方程及其应用

恒定总流的Bernoulli方程仅适用于恒定渐变流,而不能用来解有关恒定急变流的水力学问题。否则将会导致相当大的误差。为了分析和计算某些具有实际意义的恒定急变流问题,本文提出了恒定急变流的能量方程,并应用这一方程从理论上导出溢流坝反弧收缩水深、坝体泄水道流量以及侧壁孔口流速等的计算公式。为了验证,在溢流坝水工模型上进行了反弧收缩水深的观测。公式计算结果与观测资料相当吻合。     

中间渠道内非恒定流数值模拟

利用平面二维非恒定流数值模型，来研究中间渠道内非恒定流问题，该模型基于任意三角形计算网络，采用隐式求解自由表面的剖开算子法，离散求解控制方程，有效地处理了非线性混合算子和计算自由表面的困难，避免人工滤波措施，提高了计算精度和计算稳定性，并在三峡通航工程方案比较中得到应用。计算结果表明，该模型能较好地反映中间渠道内水流特征，与分析模拟船闸不同运行方式下渠道内水流波动特性，达到优化运行方案，改善渠道内航行条件的目的。     

自然河道一维水流数学模型

基于完整的圣维南方程组和有限体积思想的数值计算格式,开发了河道一维水流数学模型,可广泛适用于自然河流恒定或非恒定、均匀或非均匀以及急流、缓流和临界流共存的水力计算。     

中线穿黄隧洞工程洪水期对河段流态的影响计算分析

利用建立的平面二维非恒定水流数学模型，在上游来流为校核洪水，即千年一遇的洪水情况下，就南水北调中线两条初步拟定的线路的穿黄隧洞工程方案对穿黄河段水流流态的影响进行计算，并分析比较。计算结果表明，在该来流情况下，穿黄隧洞工程对河段水流流态的影响不大。