明渠自掺气水流掺气浓度分布Wood模型的改进研究

本文对明渠自掺气水流均匀流区掺气浓度分布的Wood计算模型建立中的两条基本假设进行了改进,在考虑掺气水流水气二相间相互作用的条件下,建立了气泡上浮速度和紊动扩散系数的计算式,并运用紊动扩散方程,导出了掺气均匀流掺气浓度分布的计算公式。计算值与实测值吻合良好。     

CFD模拟粒径对二沉池水流流速的影响

建立了平流式沉淀池水流的两相流模型,应用计算流体力学软件Fluent求解模型。结果表明二沉池内水流速度是非均匀的;证明了悬浮物粒径对二沉池水流和悬浮物流速分布无明显影响,对实际污水厂处理有一定的指导意义。     

壅水情况下非均匀流糙率系数研究

非均匀流的水力特性不同于均匀流,水力特性的变化有可能引起糙率的变化。本文采用数值模拟的方法,运用立面二维数学模型对壅水情况下的明渠非均匀流进行模拟,研究非均匀流情况下水力特性和糙率系数的关系。研究表明:壅水情况下,非均匀流能量损失沿程减小,但糙率系数却是沿程增大的。非均匀流中能量损失及糙率系数之间的这种关系是不同于均匀流的,这是非均匀流不同于均匀流的特点之一。根据数值计算结果,拟合得到了较为实用的壅水情况下明渠非均匀流糙率的计算式。将该式用于水库回水水面线计算得到的结果与采用均匀流糙率的计算结果差别较明显,说明采用非均匀流糙率进行水库回水水面线计算是必要的。     

明渠均匀流断面尺寸的实用求解

对明渠均匀流断面尺寸计算的试算法和迭代法进行了分析,推导了明渠均匀流渠道底宽的迭代公式。针对以上两种方法,编写的相应的Excel计算程序,这种程序有利于设计人员快速掌握,可缩短设计时间,提高设计效率。     

基于固液两相流模型的泥石流流速垂向分布研究

泥石流流速的垂向分布是泥石流运动理论中的核心问题之一。以固液两相流模型为基础,分析了泥石流中两相速度相等与不等条件下的本构关系和泥石流流速垂向分布的计算方法;在二维恒定均匀流的条件下,考虑两相之间的相互作用,推导层流和紊流流态下泥石流中液相和固相速度的垂向分布公式,并采用不饱和水石流的试验数据进行了验证。结果表明:泥石流两相之间的速度差异是描述两相之间相互作用的根本所在;泥石流固相浓度与本构关系中的模化参数均有关联,是流速垂向分布计算中的重要参量;基于两相流模型的泥石流流速垂向分布公式比现有公式更具普遍意义,且其计算结果能与试验数据较好吻合。     

浅析水力模型应用于城市排水和城市雨水径流科学管理

在传统的城市排水管网设计和管理中一般采用恒定均匀流进行水力计算,无法进行管道内有压流状态和无压流状态之间的计算衔接,而水力模型采用非恒定非均匀流能模拟计算管道内部的真实流态。将水力模型应用于北京市北土城沟流域雨水系统研究中,建立雨水系统(从降雨、径流、管网收集到河道排除)评价体系,模拟流域内积水的全过程,优化流域内河道闸门的调度方案,为今后建立城市防汛应急预警系统、城市雨水系统科学管理起到探索作用。     

细长板开启角度与明渠均匀流流量关系研究

分析绕轴转动细长板在一定的明渠均匀流流量作用下的受力状况,应用静力矩平衡原理对细长板的开启角度与明渠均匀流流量的关系进行研究,推导出它们之间的计算关系式.该式表明细长板的开启角度随明渠均匀流流量的增大而增大,两者具有单值对应关系.通过水力试验,将同一流量下细长板开启角度的理论计算值与试验测量值进行比较,结果表明两者吻合良好,为灌区量水提供了一种新方法.     

气-液两相泡状流K—ε紊流模型

本文详细讨论了一个用来模化气-液两相泡状流的K—ε紊流模型推广形式。该模型将两相流中的紊流扰动分解成剪切力诱导和气泡诱导两个部分,并假设两者是可以线性叠加的。由此引出了两个时间常数模型,该模型与均匀两相紊流数据和管流数据符合很好。模型中各系数仍使用单相K—ε模型的形式,只新引入了气泡虚拟容积系数这一参数。运用该模型不但可令人满意地计算紊流各量的变化趋势,而且可预报紊流扰动的衰变特性。     

气—液两相泡状流—ε紊流模型

本文详细讨论了一个用来模化气－液两相泡状流的－ε紊流模型推广形式。该模型将两相流中的紊流扰动分解成剪切力诱导和气泡诱导两个部分，并假设两者是可以线性叠加的。由此引出了两个时间常数模型，该模型与均匀两相紊流数据和管流数据符合很好。模型中各系数仍使用单相－ε模型的形式，只新引入了气泡虚拟容积系数这一参数。运用该模型不但可令人满意地计算紊流各量的变化趋势，而且可预报紊流扰动的衰变特性。     

唐家山堰塞湖泄流后新河道行洪能力计算分析

根据唐家山堰塞湖泄流渠设计条件，分析比较了堰流公式、渠道水面线法和MIKE-11模型等流量计算方法，认为渠道非均匀流水面线法精度较高。采用渠道水面线法，计算了堰塞坝天然过水通道、泄流渠设计方案、实际施工方案的过流能力，并对水流冲刷所导致泄流渠缓坡段缩短、底高程降低、底宽变窄等影响泄流能力的因素进行了分析。对于泄流后形成的新河道，也进行了行洪能力计算分析。     

相应流量自动化实时报汛技术研究与应用

为了研制相应流量计算模型,对常用的相应流量计算模型的适用范围、精度进行了分析,包括单一线模型、单值化模型、动态差分模型、经验绳套模型。针对不同流量的计算方法,结合人机交互技术,建立了相应流量计算模型。通过选择具有不同水位流量关系的典型水文测站,对模型的预报精度进行了验证。验证结果表明：一次洪水过程的大部分时段预报结果与实测结果吻合较好,预报精度提高;测站水位流量关系的静态单值化精度对相应流量自动化实时报汛精度影响很大,是今后继续深入研究的一个方向。     

河网水流模拟计算数学模型探讨

文章提出了构建河网水流模拟计算数学模型系统的思路和方法,通过对各种数学模型的综合比较,确立了可以广泛应用于我国河网地区的水利计算数学模型,对各种类型的河网不稳定流计算模型进行了分析和总结。     

Application of artificial neural network to calculation of solitary wave run-up

The prediction of solitary wave run-up has important practical significance in coastal and ocean engineering,but the calculation precision is limited in the existing models.For improving the calculation precision,a solitary wave run-up calculation model was established based on artificial neural networks in this study A back-propagation(BP)network with one hidden layer was adopted and modified with the additional momentum method and the auto-adjusting learning factor.The model was applied to calculation of solitary wave run-up.The correlation coefficients between the neural network model results and the experimental values was 0.9965.By comparison with the correlation coefficient of 0.9635,between the Synolakis formula calculation results and the experimental values,it is concluded that the neural network model is an effective method for calculation and analysis of solitary wave run-up.     

多支流汇入的河道洪水演算

分单元独立建模是解决多支流河道洪水演算的有效途径。根据流域下垫面条件和水文站网分布划分单元有利于分析和概化模型参数,根据洪水特性选择模型形式可确保演算精度,通过分段连续演算可简化模型结构,用历史洪水资料综合适配汇流参数曲线可使模型更具实用性。     

MIKE SHE在电厂洪峰计算中的应用与结果分析

传统的水电厂、变电站设计洪水计算方法都是以经验公式或推理公式为基础建立的简单计算法,计算结果的正确率都较低。采用MIKE SHE分布式水文模型,结合GIS与RS技术,对贵州喀斯特地貌区的六硐河甲茶水电站进行了洪峰流量计算,并与其他模型方法的计算结果进行了比较。结果表明,在洪峰计算中,MIKE SHE模型具有模拟结果更加精确、详细等独特优势,且适用于喀斯特地貌区。该模型的成功使用为今后类似地区的洪峰计算奠定了坚实的基础。     

基于不同分辨率DEM提取坡度值的转换关系研究

基于DEM提取计算单元坡度是分布式水文模型构建的重要手段之一,通过研究不同分辨率DEM对WEP-L模型计算单元坡度的影响及其转换关系,为模型计算中坡度与其他运算量之间非线性关系带来的计算精度与计算效率之间的矛盾提供解决方案。以NASA发布的30 m分辨率DEM数据为基础,以不同尺度流域(南小河沟流域,面积36.3 km~2;泾河流域,面积4.5万km~2)为研究对象,利用分形结合半方差函数的方法分析低分辨率DEM提取的计算单元坡度向高分辨率DEM提取的坡度信息转换的规律。研究发现以30 m分辨率DEM为基础提取的子流域套等高带结构能够很好地反映南小河沟流域地形"坡度等高分布"的特点;利用分形结合半方差函数的形式能够有效地实现基于低分辨率DEM提取的流域基本计算单元坡度向"真实"地形坡度值转换。根据模型计算需求,给出了不同分辨率DEM数据提取坡度值的转换关系。本研究可为分布式水文模型搭建面临的计算精度与计算效率矛盾问题提供借鉴和参考。     

基于河流功能的Tennant法改进及其应用

在计算河道内生态需水量方面,传统Tennant法存在局限性。基于河流功能的量化计算,从计算时段标准、特征流量、综合影响因子等方面对Tennant法进行改进,提高了模型的实用性。用改进的模型计算黄河花园口、高村、艾山三站的生态需水量,并用其他方法的计算结果进行了验证。结果表明:改进的Tennant法计算结果更为合理,兼顾了生态需水的众多影响因素,有利于生态保护和维持河道持续健康发展。     

一、二维嵌套模型在河口工程中的应用

在圣维南方程组基础上建立了适用于大型复杂河网计算的一维河网数学模型,并在工程局部嵌套平面二维数学模型。计算中先采用三级联解法求解整个一维河网模型,以一维模型计算结果作为边界条件代入二维模型计算,对控制方程进行了泊松变换,再运用有限分析九点格式求解,从而减少了在完全耦合解时必需的迭代次数,缩短了计算时间。最后以珠江三角洲虎门出海口上的虎门大桥工程河段为例,对模型进行了验证计算。     

基于有限元法的E-K模型参数敏感性分析

模型参数的确定是数值分析过程中的重要环节,合理把握参数的选取原则,可大大提高结构分析的可靠度以及参数反分析的计算效率.本文借助有限单元法考察了E-K模型参数变化对一个均质堤坝的位移和应力值的影响程度.通过分析明确了E-K模型中各参数对计算结果的敏感程度,同时提出了模型参数的选取原则.     

过渡单元和层合单元在混凝土三维温度场仿真计算中的应用

为模拟施工期混凝土分段成层浇筑的温度场，提出12结点与10点双线性过渡单元和层合单元模型，运用双线性过渡单元可以解决在网格浮动过程中混凝土段与段之间单元交界面的温度和位移的协调性，运用层合单元可以在不降低计算精度的前提下使计算规模显著降低，大大提高了计算效率，甚至使某些复杂超大规模的水工结构问题的仿真求解大为简单。