取水口附近水流泥沙运动的三维数值模拟

本文利用大涡模拟紊流模型，对某取水口附近的水流和悬沙结构进行了数值模型。三维环流结构和导沙建筑物和导沙效果都得以预测。部分结果与物理模型实验进行了比较，二者符合良好。     

河道水流泥沙运动基本理论研究进展

对泥沙运动基本理论研究的近期进展进行综述 ,并作了简要的评述 :挟沙后的紊动强度变化 ,应考虑是推移质颗粒还是悬移质颗粒 ,并将固相和液相分开考虑 ;研究床面抗冲性时引入“床面惯性” ,认为河床具有记忆作用 ,可用量化的指标来表示 ;从两相流能量方程出发推导挟沙力公式 ;光电高新技术引入流场测量 ;将混沌动力学、分形几何学、人工神经网络方法和熵原理用来研究水流泥沙运动 ,等等 .以上这些理论和做法已经取得了丰硕的成果 .     

山区宽窄相间河道平面二维水流数值模拟

针对山区河道受地质条件及河床演化的影响,其平面形态常呈现宽窄相间的渐变形态特征,采用贴体坐标法剖分正交贴体曲线网格求解域,用有限体积法离散控制方程,以SIMPLER计算程式求解耦合方程,建立山区宽窄相间河道平面二维水流数学模型。将模型计算值与宽窄相间水槽水流试验实测值及水动力学SMS软件计算结果进行比较,结果表明:该模型能够较好地模拟宽窄相间河道平面二维水流运动特性,宽窄相间河道河宽渐变将引起水深和流速的变化,在河道最窄处水深降到最低,流速最大;在河道最宽处水深达到峰值,流速最小。     

河道平面二维水流数值计算

本文应用破开算子法原理,将平面二维不恒定流基本方程按不同的物理意义破成对流、扩散和传播三个子方程。对对流方程,提出了基于特征线法的迭代解法,对扩散和传播方程,在局部区域内推演出同一形式的带源泊松方程,引入有限分析法求解,同时,利用边界对称点法,对河道二维计算中较困难的不规则边界计算问题作了较好的处理。     

汾河下游河道二维水流模拟

采用深度平均的二维水流模型,对汾河下游流速、水深进行了数值模拟,得到的水位、流量与实测资料基本一致,验证了该模型对河道进行二维数值模拟的可行性,然后利用该模型对河道水力参数进行了模拟计算,结果表明:不同时段的河道流速、水深等水力指标均能满足水生生物的生长要求。     

有水葫芦的河道水流数值模拟

该文采用RNG k-ε双方程湍流模型,用多孔介质模拟水葫芦覆盖区域、用VOF方法对有水葫芦覆盖的河道水流进行了数值模拟研究,数值计算得到的水面雍高值及流速分布与试验实测结果吻合较好,表明利用该模型对有水葫芦覆盖的河道水流进行模拟是可行的.     

二维温差水流数值模拟

建立立面二维水动力学与水温耦合模型,用分步法求解流速和压力,采用大涡模型计算紊动应力和紊动扩散。对由温差引起的空腔流动进行了模拟,分析了流动特性与雷利数的关系。对水库冷水入流试验模型进行了模拟,并将计算结果与已有文献进行了比较,结果表明:无论是下潜流的厚度。还是纵向流速沿水深方向的变化都吻合得很好。     

一种新的三维孔口水流数值解法

本文提出了一种新的三维孔口水流数值解法，在势流假设下，通过调和变换，将具有复杂边界形状的物理空间（ｘ，ｙ，ｚ），转换到规则空间（ξ，η，β）上，用显式迭代方法解出势函数，进而可求出三维流场的流速分布、压力分布、自由表面位置和泄流量．这种解法不但解决了三维求解中遇到的网格结点布置的困难，而且占用计算机内存少，可在微机上实现．算例表明，该算法有很好的收敛性，计算结果与试验值较好地吻合．     

顺直型复式河道断面三种水流数值模拟方法对比研究

鉴于自然河道大多是主河道和滩地构成的复式河道,加强顺直型复式河道断面水流数值模拟方法研究具有重要意义。文章以模型实现实测结果与数学模型模拟计算结果对比分析的方法,对三种常用数学模型在顺直型复式河道断面水流参数计算中的适用性展开研究。     

高含沙水流二维数值模拟

一定条件下的高含沙水流具有非牛顿体特性，在天然多沙河流中由于地形分布等因素的影响。流动强度差异较大，往往呈现非牛顿体和牛顿体两种不同的流动特性，本文通过引进水流在不同流动状态下的特征，通过数值实验计算对模型进行了初步检验，计算结果与实际观测到的一些现象定性上完全吻合。     

种植凤眼莲河道的水流三维数值模拟

采用VOF法对种植凤眼莲的河道的自由水面进行跟踪,将凤眼莲聚集带简化为多孔介质区域,在考虑惯性损失的情况下按不分区和分区2种方案分别对河道水流进行三维数值模拟。数值模拟结果与试验结果的对比表明:分区方案在模拟水位壅高、流速分布、紊动特性等方面均比不分区方案更符合实际情况;用分区多孔介质模型模拟凤眼莲河道水流是可行的。     

弯曲复式河道水流特性数值模拟研究

为了解二维、三维模型在弯曲复式河道水流数值模拟中的应用情况,利用物理模型试验数据验证二维模型的计算结果,并对断面水面线进行了分析。可以看出,二维数模不适用于弯道水流的局部模拟,而适用于宏观水流流动的模拟。采用三维模型分析了弯曲复式河道中的二次流现象,结果表明,三维数模对于弯道水流的二次流、垂线流速分布模拟效果比较理想,可以得到弯曲河道水流运动的基本规律。     

基于WENO格式的天然河道丁坝群二维水流数值模拟

本文应用高精度WENO(Weighted Essentially Non-oscillatory Schemes)格式结合有限体积法建立了河道丁坝群二维水流的数学模型。采用此模型对实际天然河道丁坝群水流水力特性进行了数值模拟,得到了流速场的分布,并与物理模型试验结果进行比较,表明这类格式精度高,稳定性能好,能够有效地计算复杂边界天然河道丁坝群二维水流水力特性问题。     

一种新的高精度的溃坝水流数值模型

溃坝问题，严格来讲，是一种不连续洪水波问题．传统的水流数值模型都是建立在数值求解圣维南方程组基础上的，而该方程组的基本假定就是水流必须具有连续性，所以，以圣维南方程为基本控制方程的水流数值模型应用于溃坝问题的计算是非常牵强的．提出一种新的以描述分子运动的BGK波尔兹曼方程为基础的水流数值模拟方法，这种方法没有水流连续性假定，计算表明，这种数值模型能够精确、稳定地模拟溃坝波问题。     

河道拦沙坝对水流影响的数值模拟研究

河道拦沙坝附近的水流流态复杂,且行洪期受泥沙影响较大.河道拦沙坝对水流的影响可以通过三维水流数值计算进行分析.以某水道的拦沙坝的数学模型为计算实例,通过数值模拟出了该区域的三维流场分布,分析了拦沙坝对河道水流的流速和流场的影响特性.计算结果表明,拦沙坝对河道流场影响较大,最明显的区域为拦沙坝密集区附近,并且形成较大的涡流,对拦沙作用具有双重影响特性.     

弯曲河道中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弯道水流运动的三维数学模型,用室内物理模型试验进行验证,结果表明,该模型能够较好地模拟弯道内水流流速分布以及湍流特征。随后用该模型模拟了若干典型平面形态和床面形态的弯道水流运动。模拟结果表明:弯道中浅滩和深槽相间的地形起伏加剧了断面流速分布的不均匀性,同时使得水流动力轴线更加偏向凹岸,流速的沿程变化也较平整床面更为复杂;另外,与对称型河湾(正弦派生曲线型)相比,非对称河湾(Kinoshita派生曲线型)中在两弯顶中间存在较多的低流速区,有利于泥沙落淤,而对岸流速一般较大,形成河岸的快速崩退,这能够从一个侧面解释非对称河湾向下游方向整体的快速迁移。