曲線坐標下連通域河道平面二維水流數值模擬

曹娥江至寧波引水工程作為浙東引水工程的重要組成部分,與大厙和通明船閘的運行關系密切,存在引水水流對航運條件的影響,為此建立引水工程平面二維水流動力數學模型,并用大厙引水工程1∶50模型試驗資料對引水工程方案進行對比驗證和優(yōu)化。結果表明:通明引水工程一期和二期上下游橫向流速、縱向流速和回流流速都能滿足通航設計規(guī)范,工程的建設對通航影響不大,設計方案是合理的;在引水工程的進、出口橫向流速最大,過往船只需注意即可。

二維潮流數值水槽的樁群數值模擬——為了研究二維潮流數值模擬中樁基的影響，導出了二維潮流樁基數?？刂品匠探M，建立了樁基的二維潮流數值水槽，利用物模試驗得出的樁基摩阻系數和樁基附加糙率，并經水深修正后，對洋山港一期工程樁基碼頭的潮流情況進行了模擬...

與順直明渠水流相比,明渠交匯水流由于存在分離區(qū)和自由剪切面,其紊動特性引起的阻力較為復雜,交匯水流除床面阻力外還受到較強的阻力。基于數值模擬與實驗比較分析表明,分離流與自由剪切流所產生的阻力(紊動粘性阻力)對于交匯水流數值模擬具有重要影響。同時,由于平面二維模型對二次流影響的忽略,斷面環(huán)流較強時數值模擬會產生較大的阻力(環(huán)流阻力),而斷面環(huán)流較弱時,交匯水流的三維特性相對較弱,采用平面二維模型和k-ε紊流模型能達到較好的模擬效果。因此,紊動及環(huán)流阻力的計算對交匯水流數值模擬的精度至關重要。

從平面二維水動力學方程組出發(fā),根據有限元galerkin加權余量法離散模型方程組,并利用newton-raph-son迭代法求解,成功地模擬了重慶雙碑嘉陵江大橋橋區(qū)河道水流流場.經綜合分析,得出大橋的建設對通航水流的影響很小.

平原河網地勢平坦,阻水河段多,流動性弱,防洪排澇不暢。為充分利用水域水動力勢能,找出最嚴重的阻水河段和提出消除阻水問題的對策,利用平面二維河網數學模型對紹興柯橋平原現狀河網水流運動進行了計算,綜合分析得到最嚴重的阻水河段,提出了利用河流連通工程減弱水流阻水、加快水流運動的措施,利用二維數學模型計算了該工程措施條件下的水流運動狀態(tài),通過對比有無工程措施的計算結果,從時間和空間上分析了工程措施對加快水流運動的影響程度,工程實施前、后的最大流速分別為0.089、0.145m/s,表明河流連通工程措施加快了水體流動,有利于防洪排澇。

強沖積河流過程泥沙運動非?；钴S、河床變形快,與水流之間存在強烈的相互作用.傳統(tǒng)的基于簡化控制方程的非耦合數學模型違背了基本守恒律,只能近似地適用于弱沖積河流過程.建立普遍適用于強、弱沖積過程的二維水沙耦合數學模型,將現有對不可沖刷床面淺水二維流動的、可以捕捉激波和接觸性間斷的waftvd二階數值方法擴展至可沖刷床面淺水二維水沙運動問題.應用該耦合模型研究了典型冰湖潰決洪水過程.

河道攔沙壩附近的水流流態(tài)復雜,且行洪期受泥沙影響較大。河道攔沙壩對水流的影響可以通過三維水流數值計算進行分析。以某水道的攔沙壩的數學模型為計算實例,通過數值模擬出了該區(qū)域的三維流場分布,分析了攔沙壩對河道水流的流速和流場的影響特性。計算結果表明,攔沙壩對河道流場影響較大,最明顯的區(qū)域為攔沙壩密集區(qū)附近,并且形成較大的渦流,對攔沙作用具有雙重影響特性。

河道主槽兩側修建的生產堤影響灘槽泥沙橫向交換,對河床演變帶來很大影響。本文針對黃河下游游蕩型河段的現實狀況,采用平面二維水沙數學模型按現狀生產堤、廢除生產堤、限制生產堤三種條件進行了典型洪水的模擬,模擬計算給出了夾河灘-高村河段不同邊界洪水演進、漫灘的過程及灘區(qū)淹沒程度。作者分析了三種不同邊界條件對洪水水位、河段流速、灘槽沖淤的影響,表明廢除生產堤使洪水提前進灘,與現狀生產堤狀態(tài)相比大大降低了河道洪水位;限制生產堤方案可以適當控制漫灘流量,擴大灘槽泥沙橫向交換,改善灘區(qū)生產條件。為了維持黃河河槽活力,協(xié)調人河關系,抑制二級懸河發(fā)展,限制下游河道生產堤治理方案是比較適宜的。

在山區(qū)河流上修建涉水工程需考慮其對河道水流特性的影響,而山區(qū)河流水流運動的復雜性使此研究變得較為困難。該文建立了基于非結構網格的平面二維水流運動數學模型,并驗證了其可靠性。采用該模型對岷江河段模擬計算,計算結果表明河段上擬建大橋的存在對河段水流特性無明顯影響。

文中將一維、二維模型的待求變量用邊界水位的線性方程表示,在一、二維模型連接斷面處,利用節(jié)點處流量守恒條件,實現一、二維模型的耦合。以大港獨流減河為例,采用該耦合模型分析了鉆井平臺對河道水流的影響,模擬結果表明該模型設計合理,具有一定可靠性和實用性,可用于防洪評價中工程建設項目對水流的影響分析。

采用泥沙沖刷模型對二維淹沒射流沖刷無黏性砂床作了數值模擬,沖刷時間為10s。湍流模型選用rngk-ε模型,它對于低強度湍流和具有強烈剪切區(qū)域的流動應用更加廣泛。數值計算結果和實驗結果吻合比較良好。數值模擬結果和實驗結果都表明:當沖刷時間相同時,射流速度越大,沖刷深度越大;當射流速度一定時,最大沖坑深度和沖刷時間呈對數關系。

對超臨界600mw汽輪機調節(jié)閥進行二維非定常數值模擬計算,分析了調節(jié)閥由30%開度至100%開度的開啟過程中的流動特性。給出了調節(jié)閥開啟過程中閥門流場的變化情況,為閥門的設計提供了理論依據。

基于一、二維水流數值模型模擬珠江三角洲流域某順岸式碼頭擴建工程后工程附近河道的壅水高度和流速變化,分析了擴建工程對工程附近局部流場和河道水流的影響,為順岸式碼頭擴建工程的規(guī)劃和設計提供參考依據。

基于一、二維水流數值模型模擬珠江三角洲流域某順岸式碼頭擴建工程后工程附近河道的壅水高度和流速變化,分析了擴建工程對工程附近局部流場和河道水流的影響,為順岸式碼頭擴建工程的規(guī)劃和設計提供參考依據。

通過一維與二維潮流數學模型相結合,模擬計算跨河橋梁建成后,工程河道水流變化情況及對通航的影響。

采用正交曲線坐標對赤水河鰱魚溪碼頭河段計算域進行了坐標擬合,用有限體積法(simplec程式)對擬合坐標系下的水流基本控制方程進行了離散,在求解過程中采用了欠松弛技術和逐線迭代法。分析了鰱魚溪碼頭工程前后河段內水位、比降及水流流速的變化。研究了碼頭前沿船舶泊穩(wěn)條件和碼頭工程建設對洪水位的影響,得出了在赤水河鰱魚溪彎道凹岸建港可以將岸線適當推向河心的認識。

采用準二維數學模型，研究了嘉陵江北碚防洪堤工程修建后河道水流條件變化及其對通航、上游防洪等的影響，分析了工程后，水面及比降變化、主流速度變化和上水航線流速變化，提出了合理可行的工程方案

為了研究剛性沉水植物的存在對水流特性的影響,利用fluent軟件對含剛性沉水植物水槽二維流場進行了數值模擬。選用rngk-ε流模型,采用vof法捕捉自由表面,將植物帶區(qū)域概化為多孔介質區(qū)域。數值模擬結果與試驗結果相比較,兩者吻合較好,表明采用多孔介質代替剛性植物進行數值模擬是可行的。另外還研究了不同流量、不同植物密度條件下流速和紊動強度沿垂線分布規(guī)律,研究結果表明植物頂端附近流速變化最大,紊動能交換最劇烈。

針對典型的簸箕型進水流道,應用紊流模型對流道內部流態(tài)及水泵吸水管各斷面流速分布進行了數值模擬,計算結果符合實際情況。數值計算揭示了簸箕型進水流道內流動規(guī)律,進水流道吸水管下方存在奇點,如相關設計參數不當易產生漩渦。根據計算分析,提出大型泵道簸箕型控制參數,對于工程設計有重要參考價值

本文針對寬深比較小,有關參量(如流速、溫度、濃度)的垂向變化比水平橫向的變化為大的水庫,建立垂向二維水流數學模型,水深隨時、空而變,垂向做σ變換將可變域變?yōu)橐?guī)則區(qū)域。采用算子分裂法、交錯網格法、有限差分法進行計算。對糯扎渡水電站的非恒定流數值模擬結果是合理的,表明模型是有效的

利用二維彈性有限元模型,計算了河道型水庫蓄水造成的地應力變化,進而計算了走向平行于水庫長軸的不同傾角斷層面上庫侖應力變化,以此來評價水庫蓄水對庫區(qū)斷層穩(wěn)定性的影響.結果表明,蓄水增加的壓應力非常有限;如果背景應力場有利于正斷層活動,蓄水可能會導致一定深度和傾角的斷層更加危險;如果背景應力場有利于淺表的逆斷層活動,蓄水會抑制不同傾角的逆斷層活動.

逆流式自然通風冷卻塔二維數值模擬優(yōu)化設計——本文對氣流運動采用雷諾時均方程，雷諾應力用k一￡雙方程模型進行封閉，雨區(qū)熱交換的雨滴當量直徑采用已有的冷卻塔雨區(qū)熱力特性研究成果，建立起二維自然通風逆流式冷卻塔設計計算模型。