河道内生长有高等水生植物的水流模拟

引进结构复杂的连续介质流体力学的概念,建立有高等水生植被(HAV)覆盖的近似空间均匀的水流数学模型。模型方程适用于分析长有植物的明渠内紊流的垂直结构,模型经过测试计算,给出了某些水体内水生植被物群落中水流特性的计算与实验研究结果。开展这种实验遇到一些困难,需要改进流经HAV水流的数学模拟方法。     

泥沙需氧量测试仓选择的三维数值计算

泥沙需氧量（SOD）为河口、海湾、河流和湖泊等水域水质分析、水质数学模型中的试值较为可信.为了合理设计SOD现场测试仓,选择常用的圆柱形仓这种典型的SOD测试仓,采用基于RNG方法的κ-ε双方程紊流模型,求解仓内水流三维流场,分析3种进水型式仓内水流运动情况.根据数学模拟结果分析,考虑SOD现场测试的要求,提出较为合理的现场测试仓布置方式.数学模型计算结果得到了实验室测量值的比较和验证.     

黄河下游平面二维非恒定输沙数学模型:I-模型方程与数值方法

黄河下游冲淤变形剧烈,其平面二维泥沙数学模型的研究与开发是一个极其复杂的难题,在学术与工程实践上都具有重要意义。本文构建起具有通用性的黄河下游平面二维非恒定输沙数学模型。在该模型中:采用修正的河床变形方程;克服了以往数学模型计算中取饱和恢复系数小于1的缺陷;引入了符合黄河下游河道水沙特点的水流挟沙力和河床糙率计算等公式。在数值方法上:采用边界拟合坐标,对水流连续性方程与动量方程采用交错网格上的ADI方法进行离散求解,对泥沙连续性方程则采用控制容积法进行离散。     

急流弯道双曲底板的体形设计

本文提出采用双曲底板的方法消除急流渠道弯段的冲击波。在柱面座标系中建立不可压缩粘性流体的运动方程，导出无量纲形式的自由水面方程并建立了相应连续性方。通过迭代法求解自由水面方程并计算出自由水面高程，由连续性方程求出水流深度。从水面高程中减去水深得出底板高程。文中给出了按此方法设计的马河水库溢洪道弯道段水流计算结果。结果证明渠道内水面平稳，没有发生冲击波。底板设计由编程计算完成。     

黄河下游平面二维非恒定输沙数学模型：Ⅰ—模型方程与数值方法

黄河下游冲淤变形剧烈，其平面二维泥沙数学模型的研究与开发是一个极其复杂的难题，在学术与工程实践上都具有重要意义。本文构建起具有通用性的黄河下游平面二维非恒定输沙数学模型。在该模型中：采用修正的河床变形方程；克服了以往数学模型计算中取饱和恢复系数小于1的缺陷；引入了符合黄河下游河道水沙特点的水流挟沙力和河床糙率计算等公式。在数值方法上：采用边界拟合坐标，对水流连续性方程与动量方程采用交错网格上的ADI方法进行离散求解，对泥沙连续性方程则采用控制容积法进行离散。     

基于随机水流网络的土壤水非均匀运动数值模拟

用显色示踪方法通过试验研究了黏土的非均匀流动模式,建立了离散网络模型,根据土体的统计特征描述相互作用的大孔隙和流动通道,构建水流运动的网络系统与小孔隙连续介质的耦合模型。用控制体积有限元法求解两区土壤水分运动的基本方程,采用整体法将土壤基质水流运动方程和不规则水流网络区水流运动方程耦合,解决了网络通道交叉引起的水流相互影响的问题,提高了计算效率。模拟与实验结果对比表明,离散网格模型及方法较好地描述出了优先流运动的特点,比等效连续体模型更为有效的刻画了土壤水流非均性规律。     

渗灌管的堵淤与渗灌水均匀试验

渗灌是通过地下输水管道,把灌溉水送到田间,再通过渗灌管使灌溉水渗入土层,借助土壤毛细管作用把水分扩散到渗管周围的土壤中,供作物吸收利用。渗灌的节水效果优于其它形式的节水灌溉措施。渗灌具有多项综合作用的特点,便于田间管理、保持土壤的良好结构等优点。但由于渗灌的一些技术问题,尚需解决,影响渗灌的推广应用。渗灌管的堵淤影响渗灌水的均匀度,渗灌管的堵淤和渗灌水的均匀度是相互影响的。在渗灌管埋设间距、深度合理的前提下,渗灌水的均匀是检验渗灌管堵淤的指标。 渗灌试验选用Φ55国产聚乙烯波纹微孔塑料管(原用于暗管排水的管材)做为渗灌管。试验质地为     

明渠均匀流流速横向分布的涡黏性模型

为了研究明渠水流的运动特性,开展了明渠水流流速横向分布数学模型的研究。本文根据量纲分析方法和实验资料,得到水流横向剪切作用下横向涡黏性系数的关系式;基于均匀流的水流运动方程,按照有限差分方法,建立流速横向分布计算模型。该模型具有计算简单、快捷和精度较高的优点,且数值计算不受横向涡黏性系数的结构形式和断面形态的影响。采用明渠水流实验资料验证数学模型,数学模型计算的流速横向分布与实验资料较一致,具有较高的理论意义和应用价值。     

Z坐标系下分层三维水流数学模型研究

建立了z坐标系下分层三维水流数学模型,避开了在地形突变σ变换下水平压力梯度计算较大的困难.在任意三角形网格中,通过剖开算子法,将方程剖分为不同子算子,用各自适应的数值解法进行求解.潜坝及斜槽水流的计算结果与实验结果吻合较好,而基于σ变换的Delft3D模型计算值与试验值相差较大,因此本文的z坐标分层数学模型可以用来计算包括地形突变的三维水流,并具有较高的精度.     

溢流坝坝面水流数值模拟及其验证

采用修正的Ｋ－ε模型封闭Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程作为紊流控制方程，引入通度概念处理不规则边界，引用ＶＯＦ法追踪自由表面，对溢流坝坝面水流进行数值模拟。模型试验验证结果表明，采用本文建立的数学模型对溢流坝水流进行数值模拟是可行的。     

数学模型在三峡葛洲坝间河道整治中的应用

采用非规则网格有限体积法和显式MacCormack预测-校正数值方法求解水深积分方程,建立了三峡梯级平面二维水流数学模型.数学模型以莲沱河段为例分析了整治前后水流平面流速分布、流态以及水位变化.模拟结果表明,所建立的数学模型合理地模拟了两坝间河道水流现象以及整治前后各水力要素的变化,研究成果可为拟定经济合理的整治方案提供依据.     

三维数值模拟分析在马岩洞水电站大坝表孔泄流设计中的运用

本文采用k-ε紊流数学模型,用VOF方法来模拟跟踪自由水面,求解三维数值方程,对不同体形情况下大坝表孔的泄水建筑物水流流动进行了数值计算,得出水流流动的参数,并计算出了挑射水流形态.通过比较分析,优化了泄水建筑物体形,为工程设计提供参考.     

论泥沙数学模型中断面简化对输沙能力确定的影响

在河道泥沙数学模型中，河道断面水流的挟沙能力确定是关键内容之一，其确定准确与否，直接关系到数学模型的准确性和可用性。将不规则断面形态简化为矩形断面是目前河流泥沙一堆数学模型中所广泛采用的方法，本文结合黄河实测资料，分析了这一简化对确定水流挟沙能力的影响，得出了将不规则断面概化为矩形断面将使计算得的断面挟沙能力比实际断面的挟沙能力为小，在许多情况下偏小的幅度较大。对黄河下游的河床演变的数学模拟的有问     

漳河下游河道水沙运动数值模拟

本文以漳河京广铁路桥以下河段为例,采用一维与二维水沙运动数学模型,对同时具有冲刷基点及丁坝群的河段的水沙运动特性进行了数值模拟.在数学模型中,采用宽顶堰公式模拟基点对水流运动的作用,在数值计算中,采用曲线网格处理丁坝群附近的复杂边界条件,用有限体积法将直角坐标系上的控制方程直接在曲线网格上进行离散求解.利用实测资料进行了验证计算,计算所得的水位、河床冲淤变形与实测成果吻合较好.     

非淹没丁坝附近三维水流运动特性的研究

非淹没丁坝是河道整治工程中一种常用的水工建筑物。为了分析非淹没丁坝布置效果，对丁坝附近三维水流运动试验研究和数值模拟。建立了三维水流大涡模拟数学模型，采用迭代法求解速度和压力，再由离散化的自由水面运动方程求解自由水面；根据试验观测的水面线和流速分布资料，对数学模型进行验证。在此基础上，数值比较了三种丁坝(上挑，正挑，下挑)附近水流运动特性，结果表明，非淹没丁坝对水流运动影响较大，但三种形式的丁坝对水流的影响差别不大，相对而言，下挑丁坝对坝头防护效果较好。     

水锤特征线方法的一种等时距计算格式

本文推导了压力输水管中一维非恒定水流特征线方程的普遍差分形式;为克服声速变化时,特征线弯曲给计算带来的困难,引用Massau积分法;为更灵活地控制计算时距,采用了任起算点浮动的一种等时距方法;给出了一些边界、间断的处理方法.作为例举,将计算结果与Streeter的试验数据进行了比较.     

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.     

挖入式港池水流特性数值模拟

利用三维水流数学模型对挖入式港池内的水流特性进行了数值模拟,对自由水面位置、垂线平均流速的确定及各方程迭代求解时的不同步修正等方法进行了探讨,指出了改进方向及步骤。利用两种流量下港池内表面流场试验资料对建立的数学模型进行了检验,结果表明：计算值与实测值比较一致;计算得到的中层、底层流场分布与理论分析结果比较符合。     

三种灌溉新技术

怎样把水灌到田间,使灌溉水转化为土壤水,供给作物吸收利用?按照灌溉水输送到田间的方式和湿润土壤的形式分,有地面灌溉、喷灌、滴灌和渗灌等几种类型。近几年,国内外为了适应节水、节能、增产的要求,涌现了一些新的灌水技术。一、波涌灌溉地面灌溉有畦灌、沟灌、淹灌等三种型式。波涌灌溉是沟灌法的一种改进和发展。其基本做法是用较大流量把水放进灌水沟内,流到一定距离时,暂停供水,待一定时间后,再用较大流量灌水。这样,沟内水流不是连续的,而是断续地,如波涌般向前流动,湿润土壤。这种方法灌水,沟内水流时断时续,故又叫间歇灌溉。由     

考虑大孔隙的土壤入渗模型

为了研究大孔隙对土壤入渗及侵蚀的影响,建立了一个土壤入渗数学模型。模型包括2个流区:①基质流区,该区水流由达西公式模拟;②大孔隙流区,运用运动波方程以及与大孔隙形状相关的参数进行水流模拟。大孔隙流区和基质流区水量交换在质量守恒方程中作为汇项,而在基质流区连续方程中则是作为源项来考虑,大孔隙壁对基质的入渗通过扩散方程来模拟。通过土柱试验验证模型对入渗结果的模拟,试验观测土柱底部的出流量,用TDR探针在规则时段间隔记录土壤含水量。验证结果表明所建立的模型能够充分模拟土柱底孔出流过程线和含水量的时间变化。