基于一种贴体曲线网格生成技术的研究及应用

阐述了网格生成在数值计算中的重要性，运用FORTRAN编程选取合适的调节函数，求解Possion方程得到了贴体曲线网格；分别对一天然河段划分贴体曲线网格和三角形网格进行计算，并与实际观测值进行了比较，表明了贴体曲线网格的优越性和可行性。     

贴体网格生成的区域分解方法

本文从区域分解方法的基本理论出发，在椭圆型生成方法的基础上，发展了一种基于非重叠子区域的三维贴体网格数值生成的区域分解方法和程序，其中，在每个子区域独立生成可任意调节方向和疏密的贴体网格，     

贴体网格中几种调节因子比较

基于有限差分求解椭圆型方程的方法，对假定的扩展弯曲河段和明渠扩展段，采用几种常见的调节因子分别生成了正交贴体坐标系，并对计算结果进行了比较。     

一种适于复杂形状物体绕流计算的网格生成方法

本文给出了一种适用于复杂形状边界下进行复杂流动数值模拟的有效的网格生成方法，该方法将求解域分成若干个子域，由子域边界点分布来确定Ｐｏｉｓｓｏｎ方程源项，从而控制求解域内点分布，在全场求解Ｐｏｉｓｓｏｎ方程。所生成的网格质量高，且避免了用普通ＴＴＭ法生成网格时，网格疏密分布的控制过于依赖于经验参数的选择的缺点，作为例证，给出了环量控制翼型绕流的数值模拟结果。     

通用三维分块贴体网格的耦合生成方法

本文提出了一种通用三维分块贴体网格的耦合生成方法。通过实验验证可针对任一复杂的三维区域进行分块贴体网格数值生成，保证区域经分块后，仍能在分界面上具有良好的网格连续性，为复杂三维区域的流场计算打下了扎实的基础。     

混合网格及其数值模型

本文提出了一个描述不规则的三维天然水域的数值网格系统，以及与该网格系统相适应的流动和温度输运数学模型，详细论述了该数值网格生成的主要原则和方法，给出了守恒形式混合网格算法的控制方程，以及基于压力－速度校正算法推导出的基本控制方程的离散表达式。天然水域的混合网格系统，在水平方向上是正交贴体坐标系；在垂直方向上则是笛卡尔坐标系。在该坐标系统中，水平面上的正交贴体坐标系（ＢＦＣ）与岸线精确地吻合；铅垂方向则采用笛卡尔坐标系中的堵塞技术使之与底部边界吻合。本文还给出了一个９０°弯曲天然河道混合网格生成和流场初步计算算例，该算例表明混合网格及其相应的数学模型，克服了目前工程界计算三维天然水域常用的锯齿形网格法的主要缺点，有效地提高了天然水域中流动和污染输运数值计算和模拟的精度。     

大型潮汐河网水质模型的求解方法及其应用

用有限体积法对描述河流污染物运动规律的对流扩散方程积分，提出了一种处理潮汐河网汉道水质模拟的新方法；同时针对潮汐河网水质离散方程的特点建立了一种水质模型分级求解程式，实际应用表明：综合利用本文提出的汊道模拟方法及模型分级求解对于大型潮汐河网水质模拟不仅可以提高其模拟精度，而且具有极快的求解速度。     

小浪底水库三维水沙数学模型初步研究

采用基于交错网格的有限体积法,对转换得到的贴体坐标系下的三维动量方程和к-ε方程进行了离散,采用SIMPLE-C方法对速度场和压力场进行了耦合求解,并通过求解基于二维水深方程的Poisson方程来确定自由面,固体边界则采用壁面函数法处理.三维方腔流的计算结果表明,模型有着良好的稳定性,且精度可以满足要求.     

共轭梯度法在三维复杂流动数值分析中的应用

将多块网格技术运用于三维T型管复杂流场的网格生成，利用不完全乔列斯基预处理共轭梯度，双共轭梯度方法求解N－S方程的离散方程。计算表明上述方法有良好的收敛特性，适合于诸如T型管等复杂流动的分析。     

河势贴体河道平面二维正交网格生成方法的研究及应用

基于河势概念和Hermite三次插值函数 ,提出了河势贴体河道平面二维正交四边形网格的生成方法 ;与边界层坐标系下水深平均流体力学控制方程和SIMPLER算法联合使用 ,建立了河道平面二维数学模型 ;进行了葛洲坝枢纽至磨盘溪河段二维网格生成及水流泥沙数学模型的实例研究 ;讨论了该网格生成方法的主要特征     

Numerical solutions for two nonlinear wave equations

The split-step pseudo-spectral method is a useful method for solving nonlinear wave equations. However, it is not widely used because of the limitation of the periodic boundary condition. In this paper, the method is modified at its second step by avoiding transforming the wave height function into a frequency domain function. Thus, the periodic boundary condition is not required, and the new method is easy to implement. In order to validate its performance, the proposed method was used to solve the nonlinear parabolic mild-slope equation and the spatial modified nonlinear Schr dinger (MNLS) equation, which were used to model the wave propagation under different bathymetric conditions. Good agreement between the numerical and experimental results shows that the present method is effective and efficient in solving nonlinear wave equations.     

Numerical algorithm of distributed TOPKAPI model and its application

The TOPKAPI （TOPographic Kinematic APproximation and Integration） model is a physically based rainfall-runoff model derived from the integration in space of the kinematic wave model. In the TOPKAPI model, rainfall-runoff and runoff routing processes are described by three nonlinear reservoir differential equations that are structurally similar and describe different hydrological and hydraulic processes. Equations are integrated over grid cells that describe the geometry of the catchment, leading to a cascade of nonlinear reservoir equations. For the sake of improving the model＇s computation precision, this paper provides the general form of these equations and describes the solution by means of a numerical algorithm, the variable-step fourth-order Runge-Kutta algorithm. For the purpose of assessing the quality of the comprehensive numerical algorithm, this paper presents a case study application to the Buliu River Basin, which has an area of 3 310 km^2, using a DEM （digital elevation model） grid with a resolution of 1 km. The results show that the variable-step fourth-order Runge-Kutta algorithm for nonlinear reservoir equations is a good approximation of subsurface flow in the soil matrix, overland flow over the slopes, and surface flow in the channel network, allowing us to retain the physical properties of the original equations at scales ranging from a few meters to 1 km.     

LAMINAR FLUID FLOW IN HELICAL ELLIPTICAL PIPE

1.　INTRODUCTIONHelicalductsappearinvariousindustrialapplictionsandadetailedknowledgeofthefluidflowbehaviorisimportantforpredictingthepressuredropandheatandmasstransfercharacteristics.Experimentalandtheoreticalanalysishaveattestedthatthesecondaryflowappearsthenormalcross-sectionbecauseofthecurvature.Thissecondaryflowisveryfaintcomparedwiththeaxialflow,butitcausestheincreaseofheattransfer.Thestudyonthisflowbeganin1927withthepaperofDean[1],inwhichtheflowintoroidalsystemwasstudied.Sincethen…     

不规则游动网格的蒙特卡罗方法

本文首次提出了用于求解复杂边界水动力学问题的不规则游动网格的蒙特卡罗方法，给出了相应的随机游动模型及其证明，并通过实例计算加以验证。计算表明，本文方法的结果与有限元法的结果吻合很好，新方法是正确可行的，计算精度与规则游动网格相比有明显的提高。     

求解对流－弥散问题的混合拉普拉斯变换有限单元法

本文提出一种求解对流－弥散方程的新算法──混合拉普拉斯变换有限单元法（ＨＬＴＦＥＭ）．该算法在时间域上求解是半解析的．在空间域中对拉氏空间离散化的微分方程求解是数值的．对拉氏变换后节点浓度值的数值反演采用高精度的Ｈｏｎｉｇ－Ｈｉｒｄｅｓ（１９８４）算法．数值试验的结果与解析解和Ｇａｌｅｒｋｉｎ有限元的解进行了对比，表明：ＨＬＴＦＥＭ计算精度高，稳定性好，一步到位．特别是对网格Ｐｅｃｌｅｔ数高达１００的对流占优溶质运移问题，仍能较好地模拟浓度锋面的推移．     

A NEW METHOD OF DETERMING SOURCE TERMS OF POISSON EQUATIONS FOR GRID GENERATION

1 .　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｎｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆ 2 Ｄｆｌｏｗ ,ｈｏｗｔｏｄｅａｌｗｉｔｈｔｈｅｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｆｌｏｗｂｏｕｎｄａｒｉｅｓｉｓｏｆｔｅｎａｄｉｆｆｉｃｕｌｔｐｒｏｂｌｅｍ .Ｂｙｕｓｉｎｇａｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｆｒｏｍｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌｐｌａｎｅ (ｘ ,ｙ)ｔｏｔｈｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｐｌａｎｅ( ξ ,η) (ｓｅｅＦｉｇ .1 ) ,ｔｈｅｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｆｉｎｉｔｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｍｅｔｈ ｏｄｉｎｂ…     

对流－扩散方程反问题的控制论求解方法

本文从控制论角度将对流－扩散方程反问题提为分布参数系统的最优控制问题，并提出用计算机辅助优化法实现求解。针对环境工程中的污染排放控制问题，应用计算机辅助优化法分别求解了二维非恒定河道边界及源项控制反问题。计算结果表明，计算机辅助优化法对求解对流－扩散方程反问题是行之有效的；应用于污染排放控制计算，可基本解决多个或单个污染源反演问题；与现有的反问题求解方法相比，其优点是求解过程简单、通用性好，因而在环境水力学领域具有较大的实用价值     

Hydraulic Analysis of Water Distribution Systems Based on Fixed Point Iteration Method

Water distribution systems with complex configurations are important urban facilities and the hydraulic analysis is essential for system design, optimization and management. Hydraulic analysis involves the procedure of calculating the hydraulic parameters of nodal pressure heads and pipe flow rates under steady-state condition. The equations governing the heads and flows are nonlinear and the most popular method for solving the equations is the Newton-Raphson method, which is the basis of existing hydraulic simulator (EPANET 2). In this paper, fixed point iteration method is proposed for hydraulic analysis after transformation of the original nonlinear equations. Compared to EPANET 2, the proposed method can analyze a water distribution system without differentiation for the convergence for some problems which cannot be solved by EPANET 2. Three test networks were analyzed by the proposed method and EPANET 2. It is proved that the proposed method could get the convergence after a series of iterations, even in cases that EPANET 2 fail. And the initial values of nodal pressure heads and the specified calculation accuracy are considered to have influences on the calculation procedure.     

NUMERICAL SOLUTION OF 2-D INCOMPRESSIBLE VISCOUS FLOW WITH HIGH ORDER COMPACT SCHEME USING DOMAIN DECOMPOSITION AND MATCHED METHOD

1 .　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｒｅｈａｖｅｂｅｅｎｓｔｉｌｌｒａｒｅｐｒｏｇｒａｍｓｆｏｒｃｏｍｐｌｅｘｆｌｏｗｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗｉｔｈＤｏｍａｉｎＤｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄ(ＤＤＭ ) ,ｗｈｉｃｈｔｈｏｕｇｈｗａｓｂｒｉｅｆｌｙｒｅｐｏｒｔｅｄｂｙＺｈｕＺｉｑｉａｎｇ[1] .ＴｈｅｇｅｎｅｒａｌｆｌｏｗｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅｓｓｕｃｈａｓＣＦＸ 4 ,Ｐｈｏｅｎｉｃｓａｒｅａｌｓｏｌａｃｋｏｆｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｎｔｈｉｓａｓｐｅｃｔ.Ｆｏｒｔｈｅｓａｋｅｏｆｐ…     

波浪传播的数值模拟与物理模拟耦合模型

此文对于二维波浪的传播建立了数值模拟与物理模拟的耦合模型。模型中,数值模拟采用基于改进Boussinesq方程的三角形网格有限元模型,物理模拟采用推板式造波机。模型的求解采用空间五点的拉格朗日插值和时间的四阶Runge-Kutta格式。通过波浪模拟实验研究了耦合模型在不同波浪要素下的适应性。进一步针对于规则波和不规则波分别建立了实时修正由于造波机造波性能所引起的模拟误差的方法。波浪模拟实验结果表明,耦合边界附近数模结果与物模结果吻合很好,实时修正方法能很好修正由于造波机造波性能所引起的模拟误差,耦合模型和实时修正方法能有效建立起数模与物模的确定性联合。