基于高阶谱方法求解波浪在不规则地形上传播的完全非线性数值模型

该文基于高阶谱方法,通过引入造波边界和水底边界条件,建立了能够模拟波浪在不规则地形上传播的完全非线性数值计算模型。对典型的二维波浪bragg反射和波浪在潜堤上传播进行了数值模拟,数值计算结果表明该模型能够很好地模拟波浪的产生、传播及与不规则地形的作用,验证了所建立的数值计算模型模拟波浪在不规则地形上传播的有效性。     

基于CFD与DEM耦合方法的河床变形数值模拟

我国西南山区极易发生滑坡、泥石流等地质灾害,从而导致大量泥沙进入河道,河床发生冲淤变形,使原有的水沙运动状态发生改变。通过计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)与离散元(Discrete Element Method,DEM)耦合的方法对水沙变化条件下典型山区河道内的三维水沙运动及河床冲淤变形过程进行了数值模拟,并将三维数值模拟结果与实验结果进行了比对。计算结果表明:上游强输沙水流进入变比降河道后,河道内会发生溯源淤积,且流量越小、加沙强度越大,泥沙溯源淤积发展的速度越快;淤积锋面到达处的水位会迅速升高,随着淤积前锋的继续发展,该位置处的水位会趋于稳定;泥沙大量淤积后,会导致河床比降减小,洪水水位增加,严重威胁河道防洪安全。     

耦合模型在辽河口地区水沙计算中的应用

根据辽河口地区滨海特点,采用一、二维耦合数学模型进行水沙与潮波模拟,文中阐述了耦合模型的基本理论及两模型的交界面条件,并介绍了模型公式及求解步骤。     

CFD方法模拟高航速DTMB5415艏波破碎

船舶高速航行时船艏处会经常发生波浪破碎现象,艏波破碎会伴随着复杂的流场变形还会造成能量损失形成破波阻力,对艏波破碎流场的数值模拟是目前水动力学研究中最为复杂的问题之一.该研究采用基于OpenFOAM自主开发的求解器naoe-FOAM-SJTU,针对标准船模DTMB进行了艏波破碎的数值模拟.计算离散方法采用有限体积法,利...     

SWAT模型与MODFLOW模型的耦合计算及应用

为了准确模拟区域地下水动态变化,将地表水SWAT模型与地下水MODFLOW模型进行耦合计算。根据SWAT分布式模型的特点,以其水文响应单元(HRU)和MODFLOW模型的有限差分网格(cell)作为基本交换单元,将SWAT模型计算的地下水补给量和潜水蒸发量引入MODFLOW模型的地下水补给(RCH)模块和潜水蒸发(EVT)模块中,并将其应用于徐州市张集地区的地下水模拟计算。结果表明,SWAT模型与MODFLOW模型的耦合计算能准确模拟和预测该地区的地下水水情及其地表水和地下水之间的相互作用。     

日月尺度耦合解集方法在降水模拟中的应用

应用一阶马尔可夫链描述干湿变化,以伽玛分布表征降水量分布,采用修正方法调整小尺度序列值,消除小尺度合成值与大尺度对应值之间的误差,进行日、月降水序列模拟.耦合模型模拟序列能够保持各尺度的统计特性和合计值与实测序列严格相等.渭河流域长武、武功、天水和渭源四站降水模拟实例表明,建立的耦合模型在降水模拟中取得了较为满意的效果.通过选择合适的基本模型,耦合模型也可以应用于其他水文随机模拟.     

耦合试验与模型计算的表土渗透系数推求方法

针对黄土高原北部六道沟流域5种土地利用方式开展了表土渗透与比贯入阻力试验,并基于水量平衡原理及稳定渗透理论构建了表土非饱和渗透系数简易渗透模型,耦合两种试验和模型推求了表土非饱和渗透系数。研究结果表明:在研究区内,非饱和渗透系数和表土比贯入阻力的相关系数在0.93以上,表土非饱和渗透系数的数量级为10-5m/s,各种土地利用方式下表土非饱和渗透系数大小次序为:坡面苜蓿地坡面草地草地(淤地)农田(淤地)裸地(沙黄土)。研究结果可为土壤水力学特性研究及构建渗透模型提供理论与方法的借鉴。     

日月尺度耦合解集方法在降水模拟中的应用

应用一阶马尔可夫链描述干湿变化,以伽玛分布表征降水量分布,采用修正方法调整小尺度序列值,消除小尺度合成值与大尺度对应值之间的误差,进行日、月降水序列模拟。耦合模型模拟序列能够保持各尺度的统计特性和合计值与实测序列严格相等。渭河流域长武、武功、天水和渭源四站降水模拟实例表明,建立的耦合模型在降水模拟中取得了较为满意的效果。通过选择合适的基本模型,耦合模型也可以应用于其他水文随机模拟。     

基于CFD方法的溢洪道下游水流数值模拟

采用计算流体力学方法对溢洪道的水流进行数值模拟.计算四种不同流速下溢洪道的流速、压力和深度等流量特性.由于实际流动是湍流,因此采用RNG湍流模型进行模拟.将溢洪道测压管压力和流速的数值计算结果与水工模型试验结果进行比较.平均速度值的计算结果与实验结果之间的最大差异为5.47％,测压压力值的最大差异为7.97％.数值结果...     

河道溃堤与溃堤波的一、二维耦合计算数值模拟

建立了一维河道溃堤与二维溃堤波耦合计算的水力模型、其中,河道的计算采用一维明渠非恒定流Saint—Venant方程组,求解的过程与溃口的数值模拟耦合;溃堤按渐溃计算,将溃口模拟为梯形,随时间线性增大;溃堤波的计算采用在有限体积无结构网格上建立的TVD—MUSCL格式．模拟算例表明,建立的河道溃堤与溃堤波的一、二维耦合计算水力模型模拟结果比较接近真实溃堤过程．     

长峰不规则波数值模拟的相关问题

针对波浪数值水池研究现状,提出了长峰不规则波数值波浪水池研究亟待解决的3个问题:海浪谱的拓展、波能衰减机理讨论及长峰不规则波数值模拟精度评价标准.基于黏性数值波浪水池技术,以文氏海浪谱为目标谱,对深水长峰不规则波进行了数值模拟;分析了数值模拟中波能衰减的主要原因,并提出了基于优化网格生成和离散格式的减小衰减的方法;根据《水面船模耐波性试验规程》对数值模拟结果进行了误差计算,并提出了适用于不规则波数值模拟评价标准的建议.     

PKPM有限元软件在不规则框架结构力学计算中的应用

工业建筑由于使用功能的要求,结构层高往往不均匀,楼板开孔很大,导致结构竖向和平面均不规则。结合工程实例,采用PKPM有限元计算软件,分析了层间受剪承载力比及层问位移角限值对不规则框架结构的影响。当不满足规范规定的限制时,可调整结构布置,以满足结构计算和工艺设备布置的要求。     

基于小波与游程耦合的时序模型在降水预测中的应用

针对降水量时间序列具有多尺度非平稳性特点、长时段预测精度不高的问题,选择db3小波,运用Mallat算法2尺度分解降水序列,利用游程分析检验分解序列间的独立性,建立了二者耦合的时序模型,并应用于郑州市2008—2012年的降水预测,得到了相对于传统时序模型更好的结果。基于耦合模型预测了郑州市2013—2015年月均降水量,以期为决策提供依据。     

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.     

基于实测水文数据的不规则河道水面模拟方法

目前水体模拟的研究大部分是针对海面或湖面,而河流由于形状不规则、流经范围广、高程变化大等原因,模拟研究较为困难。从真实的地理环境出发,以DEM数据和水文数据为基础,通过逼近水位高程的方法搜索出河流边界点,提取出了不规则的河岸线,并进一步通过不规则三角网划分,得到了河道水面模型。以金沙江溪洛渡库区为实验区域,采用不规则河流边界提取算法,建立了不规则河道水面模型,通过加入水面波浪、反射、高光等自然现象,渲染出了较为真实的河流,验证了该方法的可行性。     

栅格水沙耦合模型在水保试验区土壤侵蚀时空模拟中的应用研究

本文采用水沙耦合模型,以栅格(1km×1km)为计算单元,对辽宁某水保试验区进行土壤侵蚀模数时空模拟,并结合试验区实测水量和土壤侵蚀数据对模型精度进行评价,同时还对区域不同水土保持措施下的土壤侵蚀模数进行了评价。研究结果表明:栅格水沙耦合模型可用于区域土壤侵蚀模数的空间模拟,模拟水量和土壤侵蚀模数与实测值误差小于25%;坡度为15°的水保工程措施可明显减少区域土壤侵蚀模数,相比于其他措施区域土壤侵蚀量削减35.5%~98.4%。研究成果对于不同水保措施下的水保时空效果模拟提供模拟方法参考。     

基于CFD的防淘墙河床冲刷模拟方法

基于CFD技术,通过建立冲刷坑底部水流流速与床面颗粒临界起动流速之间的平衡关系,控制数值计算中的冲坑底部边界的变化,探讨了防淘墙周边深覆盖层河床冲刷模拟的方法。采用该方法对丁坝模型进行局部冲刷数值模拟,结果表明该方法可以较好地反映冲刷坑的位置、深度及底部轮廓。更多还原     

探讨VB环境下不规则三角网在土方计算中的应用

本文研究了相关构建不规则三角网算法,利用了Visual Basic（VB）可视化用户界面及其编程语言的灵活性及简单易懂特点,在VB环境下开发出一种利用VB6.0语言生成基于生长算法的不规则三角网,并将之与CASS构成的三角网进行比对,计算同一个土石方量,通过计算过程与结果,得出VB环境下构建的不规则三角网法比CASS三角网法计算土方量相对更加灵活的结论。     

不规则波作用下海床面上的波浪压力计算

指出并分析了线性叠加法计算不规则波作用下海床面上的波浪压力的不合理性，进而提出了一种改进的线性叠加法.理论计算与实验数据的比较表明这种改进的线性叠加法是有效的，并且简单、实用。     

基于Monte Carlo方法的地表水地下水耦合模拟模型不确定分析

为分析参数的不确定性对地表水地下水耦合模拟模型输出结果的影响,本文运用Monte Carlo方法对地表水地下水耦合模拟模型进行不确定性分析,并根据不确定性分析结果进行生态恶化风险评估。以石头口门水库上游饮马河汇水流域为例,建立地表水地下水耦合模拟模型,并运用HydroGeosphere(HGS)软件求解。利用局部灵敏度分析方法甄选出耦合模拟模型中灵敏度较高的参数,作为随机变量。最后,运用Monte Carlo方法对耦合模拟模型进行不确定性分析。为了减少不确定性分析过程中的计算负荷,应用Kriging方法,建立耦合模拟模型的替代模型。结果表明:地表水地下水耦合模拟模型中灵敏度较高的参数为渗透系数、孔隙度和曼宁粗糙系数,其中渗透系数的变化不仅对耦合模型中地下水水位产生影响,也对地表水流量产生影响;Kriging替代模型可以在保证一定精度的条件下大幅度减少计算负荷;风险评估结果表明,在当前的水资源开发利用条件状态下,研究区地下水生态环境恶化风险的概率为6%,地表水生态环境恶化风险概率为15%。