山区河道溃坝水流数值模拟

为了研究溃坝水流在山区河道中的传播,采用SPH方法来求解2维浅水方程,建立了溃坝水流数值模型.SPH方法由于是拉格朗日法,在处理对流主导的问题具有很好的稳定性与精度,且是无网格方法,无需划分网格和判定干湿网格,很好地解决了山区河道溃坝水流流速急,水位变幅大,动边界变化频繁,计算区域难确定等问题.采用该模型模拟了山区河道的溃坝水流,初步再现了溃坝水流的流动过程,分析表明模拟结果是合理的,因而采用SPH方法对溃坝水流进行模拟是可行的.     

胶州湾海域泥沙淤积数值模拟

建立了平面二维泥沙数学模型，对胶州湾海域的潮流场进行了数值模拟，在计算域中选8个潮流验证点，一个潮位验证点，计算结果表明，该模型是可靠的，与实测资料是吻合的，在此基础上对泥沙运动及淤积进行了数值模拟研究，给出了胶州湾海域一年及四季的淤积量。     

卵砾石床面的统计粗糙特性

针对代表粒径法难以准确量化床面总体粗糙特性的问题,引入统计学理论研究卵砾石床面的粗糙特性,采用不同粒径组成的天然卵砾石颗粒人工铺制了多种散叠型床面,基于床面激光扫描试验资料并结合他人试验成果,探讨床面粗糙统计参数随颗粒组成的变化关系,分析剖面轮廓及粗糙床面的高程变异特征。结果表明：床面高程频率分布呈负偏态,形态较正态分布陡峭,为峰度K_u>3的高狭峰;高程标准差σ_z随中值粒径d₅₀的增大而增大,偏度S_k随d₅₀的增大而减小;在d₅₀相同的情况下,人工铺制床面的σ_z和S_k值均小于清水冲刷粗化床面,而K_u值并无明显差异。剖面轮廓的1维结构函数满足变异函数球状模型,模型参数包括变程、块金值和基台值,变程随d₅₀和σ_z均呈先减小后增大的趋势变化,块金值、基台值随d₅₀和σ_z均呈单调递增变化,变化趋势可用2次多项式曲线拟合。床面2维结构函数的分布形态与抽样尺度h_x、h_y密切相关,h_x、h_y与d₅₀相当时,2维结构函数分布形态接近圆形,床面粗糙具有各向同性,与清水冲刷粗化床面的结构函数分布规律一致;随着h_x、h_y的增大,2维结构函数分布形态复杂性明显增加,不同象限的结构函数值差异较大,且不再具有清水冲刷粗化床面结构函数的分布规律,床面粗糙出现各向异性。     

河道平面二维水力数值模拟

本文基于有限解析法的基本思想,用单元内插值函数近似地代替单元内的近似解析解。建立了既能保持有限解析法计算贮存量小的特点,又能适用于不规则河道边界计算的数学模型。用长江臭盐碛河段的实测资料对所建立的模型进行了验证。结果表明计算值在流速分布、回流范围等方面均能与实测值较好地吻合。     

山区近地层水平流场的数值模拟

本论文对地形复杂的山区近地层水平流场进行了分析和研究.并在前人大量研究的基础上,推导出一个包括地形、热力、摩擦等因素在内的,能较真实反映复杂地形下大气运动基本特征的近地层水平流场二维数值模式.并结合四川长寿化工厂环境影响评价课题,用该模式对这个地区中性和稳定条件下的近地层水平流场进行数值模拟.     

大型泵站引水河道流场的数值模拟

应用正交曲线坐标系下的二维水深平均数学模型对大型泵站的引水河道流场进行了数值模拟 .采用Pois son变换生成正交网格 ,用四边形插值方法生成计算网格的底高程数据 ,并用SIMPLEC方法求解离散方程 .由该模型计算出的金口泵站引水河段的流场图及各断面垂线平均流速分布与物理模型试验的成果较为一致 .     

分流分沙对河道淤积的影响

近几年来,由于各方面的原因,黄河下游河道淤积加重,排洪能力迅速降低,严重威胁堤防安全,1975年淮河出现特大暴雨,黄河下游防洪问题的严重性,更显得突出。为了防止洪水灾害,并利用水沙资源,在处理洪水的同时,透必须处理泥沙,使黄河下游河道淤积有所减缓,使水沙资源能为工农业生产服务。1969年治黄会议上确定了“拦、排、放”相结合的处理黄河洪水、泥沙的综合措施。利用黄河下游两岸背河盐碱沙荒及低产地     

河道水流三维流速场的数值模拟研究

为了寻求一种先进的数值模拟方法来研究河段水流的流场特性,采用VOF紊流数学模型对大渡河安顺场堤防工程兴建河段建堤前后的水流流速场进行了三维数值模拟研究,模拟计算了该河段堤防兴建前后流速场内流速大小、方向、水位等的变化情况。计算表明,VOF紊流数学模型是一种处理复杂自由表面的有效方法。该法不仅具有稳定性好,灵活性强和精度高的优点,而且网格划分灵活,因此能较好地模拟不规则河道边界,很适合于天然河道三维水流流速场问题的数值模拟研究。     

河道二维非恒定流的数值模拟

基于贴体平面二维正交曲线网格.建立了河道二维非恒定流的数学模型,采用交替方向隐格式法(Alternating Direc-tion Implicit Method简称ADI法)对二维浅水方程进行了差分离散求解.在离散过程中,对对流项采用一阶迎风格式,以克服由于对流项采用中心差分而引起的不稳定.以长江南通河段为例,对模型进行了验证计算.计算结果表明,模型能较好地模拟复杂条件下天然河道的水流基本规律.     

河道一维非恒定流数值模拟深化研究

传统的河道一维非恒定流数值计算一般采用特征线法和以Preissmann方法为代表的有限差分法.特征线法计算精度比较高,但受时间步长的限制,用于河道一维非恒定流计算时计算效率却不太高.而Preissmann方法相比特征线法计算效率有所提高,但在求解过程中特征量的守恒性却没有做出相应要求.为了兼顾数值计算的效率和特征量的守恒,建立了基于有限体积法的河道一维非恒定流数值计算方法,并分别选取淮河干流洪水和史灌河洪水进行了验证计算,验证计算成果表明所采用的方法特征量守恒性较好,洪峰水位计算值与实测值吻合也较好,可用于河道一维非恒定流计算.     

涪陵市移民迁建防护工程河道流场的数值模拟

采用水深平均的ｋ－ε湍流数学模型，在三峡成库后不同时期修建和未修建防护堤的河道地形条件下，进行了中水（Ｑ长＝２８８００ｍ３／ｓ，Ｑ乌＝２０５４ｍ３／ｓ）流场的数值模拟，从流场的角度探讨了防护堤堤线优化问题。由于该河段的床面形态和平面形状均较复杂，因此这一研究的成功表明其可以方便地推广应用于其它类似的工程问题。     

挡潮闸下游河道冲淤的数值模拟

就挡潮闸下游河道水沙运动建立了一维水沙数学模型,采用Preissmann四点隐式差分格式离散非恒定水流方程,追赶法求解,并结合有限分析法思想离散求解悬移质泥沙方程.水流方程中,上游边界条件通过闸门的开度来控制.泥沙方程中,考虑床沙粒径变化并对床沙级配进行了调整.应用该模型对姚江陶家路闸闸下河道的水位、含沙量和河床变形进行了计算和验证.验证结果显示,水位与实测吻合,含沙量与实测增长趋势一致,河床断面反映了断面的基本变化,冲淤量与实测资料比较相符.表明该模型对挡潮闸闸门控制及闸下河床变形估算具有一定的指导意义.     

河道型水库支流库湾富营养化数值模拟研究

从理论上分析了三峡水库水体富营养化产生的机理,以香溪河支流为例,开发了一维长河道水体水动力及富营养化模型,采用该模型研究了水动力条件对藻类初级生长率的影响,模拟并预测了2005年春季香溪河沿程TP、TN、chl-a等理化因子在时间及空间域中的分布与演化规律,结果与实测值吻合良好,TP、TN的吻合程度优于chl-a。模拟成果表明在该计算时段内,库湾chl-a浓度值有较大幅度的升高趋势,表明该时段藻华爆发的可能性较大,数值模型可以较准确地捕捉到这一信息。所开发模型还可以用于类似的河道型水库水体富营养化状况的模拟预测中。     

修建辛安渡大桥对河道防洪影响的数值模拟

由于沪汉蓉铁路交通要道需要进行提速，铁路部门拟在湖北汉丹线跨沦河处新建辛安渡大桥．沦河上修建桥梁必然会对河道水位和流态产生影响，为了分析辛安渡大桥对沦河的防洪影响情况，建立了非正交曲线坐标下平面二维水流数学模型，并应用该模型对沦河修建辛安渡大桥前后的水流情况进行了模拟．模型计算结果表明，桥梁修建后对工程附近河段水位和流速影响均较小，基本上不会对沦河防洪产生不利影响．     

复杂地形河道的二维数值模拟及问题处理

复杂地形长河道水流形态的数值模拟在模拟过程中会遇到很多困难,本文以遂宁城区河段为例进行二维数值模拟,并对其中出现的问题采用网格加密、热启动等进行处理,计算结果表明,数学模型计算值能与试验值较好吻合,这将为河段水流形态的研究提供借鉴.     

卵砾石床面时均流速分布的试验研究

单一明渠水流由于边壁和自由水面的影响,主流区内时均流速沿垂线方向的分布存在多种形式。本试验借用声速多普勒流速仪(Sontec-ADV),测试了不同卵砾石床沙组合条件下的床面时均流速结构。试验表明:垂线流速分布主要受床面糙度R/Ks和水流流态的双重影响,佛汝德数和相对糙度在一定程度上决定了其归属于单一对数分布还是S形曲线分布,而S型曲线的转捩位置Z/H值与相对糙度R/Ks具有较好的相关性。     

修建辛安渡大桥对河道防洪影响的数值模拟

由于沪汉蓉铁路交通要道需要进行提速,铁路部门拟在湖北汉丹线跨沦河处新建辛安渡大桥.沦河上修建桥梁必然会对河道水位和流态产生影响,为了分析辛安渡大桥对沦河的防洪影响情况,建立了非正交曲线坐标下平面二维水流数学模型,并应用该模型对沦河修建辛安渡大桥前后的水流情况进行了模拟.模型计算结果表明,桥梁修建后对工程附近河段水位和流速影响均较小,基本上不会对沦河防洪产生不利影响.     

山区大气扩散风场及浓度场的数值模拟

本文依据一个同时包括地形,热力以及摩擦等因素在内的,能够较真实地反映复杂地形下,大气运动基本特征的近地层水平流场二维数值模式,将其扩展成三维模式,在此基础上,从平流扩散方程出发,建立了一个与上述流场相应的浓度场予报模式。利用长寿化工厂及附近的地形和污染等有关资料进行了浓度场分布的计算,并与实测资料作了比较得到较好的结果。山区复杂地形条件下,大气污染浓度分布的数值模拟包括两个部份的工作,第一部份是在一定的大尺度大气背景流场下模拟由于地形的热力和动力因素造成的局地流场,以及相应的湍流场,第二部份是在上述流场的基础上模拟污染物的输送规律。显然,第一部份的工作是解决大气污染物浓度分布数值模拟的基础。本文结合长寿化工厂的环境评价工作,对复杂地形下的三维流场的浓度场的数值模拟作了一些研究工作,主要以浓度场的模拟为主。     

含水工构筑物的山区河流二维流场数值模拟

为了耦合水工构筑物（堰,坝等）与山区河流平面二维流场,基于三角形网格有限体积法,建立一个将水工构筑物作为内边界条件的平面二维洪水演进模型,并利用好溪江梯级电站河道段的地形和水文监测资料对此模型进行验证.模拟结果表明：该模型可以有效模拟水工构筑物的过流,具有良好看数值稳定性和计算精度.