二维水流数学模型在河道桥梁阻水

为研究河道桥梁阻水问题，本文运用二维水流数学模型及其求解方法，建立了河道平面二维潮流数学模型并进行求解。经对3座已建桥梁阻水的计算表明，模型计算精度经验证能满足应用要求。最后，应用该模型进行了某拟建桥梁工程对河道的壅水、流场变化模拟计算，为桥梁阻水影响提供了较为准确的评价。     

浑河抚顺段桥群壅水数值仿真研究

桥梁压缩河道产生壅水,在大流量下桥梁群壅水效应的叠加会形成防洪隐患。采用二维浅水方程中水力要素沿水深平均的方法,建立平面二维水流数学模型进行求解,研究压缩度、流量和糙率对单桥壅水的影响,并对浑河上将军桥、铁路桥和永安桥三座桥梁壅水情况进行数值仿真研究。通过与规范公式计算结果和实测资料相比较,验证了模型的准确性。同时也说明用压缩度代表桥梁对河道影响的数值仿真方法具有通用性,该方法可在桥位选择和桥渡总体布置中推广应用。     

柳州市柳江河道景观工程对河道水流的影响研究

针对目前柳州市柳江河道上拟建景观对河道的影响,分别建立了柳州市柳江河道大范围河段和拟建景观工程局部范围曲线坐标系下的二维水流教学模型,并采用纯隐格式的混合有限分析法用来离散和求解该数学模型.建立的大范围的柳州市柳江河道二维数学模型计算成果一方面用来进行验证,另一方面为景观工程局部水流数学模型提供初始和边界条件.结果分析表明,与工程前相比,景观工程局部河道地形有挖有填,对局部水位和流态存在一定的影响;由于对工程区堤防外的房屋进行了拆迁,一定程度改善了所处位置河道左岸的过流条件.     

河流随机水质预测模型及其应用

在分析河流域污染特点的基础上，建立了一个二维随机水质数学模型，该水质模型把一维水质随机降解模型和二维迁移扩散模型相结合，同时考虑了各水质参数K1，K2，K3和河道横向扩散系数Dy的随机性影响，该模型适用于各种水力复杂条件和排污范围的水体，对于平面二维的任一个计算点，它都能给出该点水质浓度随机变化的概率分布，用该模型对三峡建库后的香溪河库湾水质进行预测，其成果可为三峡库区水环境保护及规划治理提供设计数据。     

基于GS的二维水质网格计算

以数字西江水质预警预报系统为研究背景，对西江干道进行了数字化、河道贴体网格生成，以GIS数据为基础,进行一维恒定流方程组和二维水质模型计算，并且实现浓度场在GIS平台上的可视化。这种基于GIS的二维水质模型网格计算为水质的时空模拟和预测提供了一条新的途径；同时，也可以为水环境保护者在管理和决策时提供有利的支持。     

黄河干流白银市水川段水面线计算方法对比分析

为克服能量方程逐段试算方法在河道水面线计算上存在的不足与局限,本文以黄河干流白银市水川段为例,采用二维水动力数值计算模型,对4种洪水频率工况下黄河干流白银市段的水面线高程进行计算,并将二维数值计算结果与能量方程计算结果进行复核和评价.经计算可知两种计算方法在计算结果上存在偏差,能量方程在河道水面线计算上是一种近似成果,...     

坐水播种时土壤临界含水率的确定

提出了坐水播种土壤临界含水率的概念和计算思路 ,根据已有的土壤水动力学理论 ,建立了计算这个临界含水率的二维数学模型 ,应用迭代法进行了求解。针对于朝阳县试验土壤 ,计算结果显示 ,播种玉米时土壤临界含水率为 17.34 %,为田间持水率的 5 8.1%。若春播时 ,土壤含水率小于 17.34 %则需要采用坐水等措施进行抗旱播种。     

基于Mike21模型的河道水质提升工程试验研究

行船从航道驶入饮水源河道时，会将污水牵引进入饮水源河道。为了改善饮水源河道水质，减少某饮水源河道受到污染，对饮水源河道汊流边界进行优化。利用Mike21FM水动力模块建立了现状河道和汊流边界优化后的饮水源河道二维水动力数学模型，并通过物理模型试验对数学模型参数进行率定验证，模拟了现状和优化方案下的饮水源河道流场并计算了不同船行速度牵引进入饮水源河道的污水量。结果表明：优化方案能大幅减少行船驶入饮水源河道时牵引进入饮水源河道的污水量，且船行速度在6节时，行船驶过饮水源河道牵引进入饮水源河道的污水量最少。建议行船在驶入饮水源河道之前减速慢行，可以有效减少船行牵引进入饮用水源河道的污水量。     

任意曲线坐标系下二维浅水方程的数值模拟

采用拟合边界曲线的方法来构造天然河道、湖泊、港口河口以及海湾的复杂边界问题,建立任意正交曲线网格以克服由于复杂边界而引起的计算困难.在此基础上,推导出任意曲线坐标系下的二维浅水方程、湍流动能方程和湍流动能耗散方程;应用有限差分方法对该方程组进行数值离散,并用交错方向隐式格式实现在计算区域内对任意曲线坐标系下的二维浅水方程进行数值求解.为了验证在任意曲线坐标系下二维浅水方程数值求解方法的可靠性、正确性,以DeVriend的180°平面弯道水槽试验物理模型为例进行数值模拟,结果表明,数值计算的结果和DeVriend的试验结果相当吻合,最大绝对误差值约为10^-2,因此,数值计算方法合理可行,可为任意复杂边界的天然河道、湖泊等水域的水动力研究提供有效的计算方法.     

非正交曲线坐标系平面二维丁坝绕

将非正交曲线坐标系下的平面二维河道水流数学模型应用于丁坝绕流计算，克服了正交网格在对不规则边界进行局部模拟时存在的一些缺陷。几种丁坝布置方案下计算所得流速分布、局部流场、水面线变化结果与水槽试验结果吻合良好，表明模型具有较强的适应性和较高的精度，能应用于丁坝绕流计算。     

基于曲线网格的平面二维冷却水数

对曲线坐标系下冷却水控制方程采用控制体积法与SIMPLE算法进行离散求解，建立了基于曲线网格的平面二维冷却水数学模型。在此基础上，对概化连续弯曲河段冷却水运动进行了模拟，数值计算结果表明模型能合理反映温排水运动规律，证明了本模型运用于实际电厂冷却水模拟的可行性。     

基于水动力耦合模型的平原地区排涝规划

针对滨海平原感潮河网地区水系流态复杂、受边界条件和工程调度影响显著的特点,遵循充分发掘水系调蓄能力、多闸联调和水闸优先抢排的原则,对感潮河网和湖泊分别构建一维和二维水动力数学模型,利用2种模型模拟水位、流量相等的条件,对一维和二维水动力数学模型进行耦合.以辽东湾新区水系排涝规划为例,对4种设计方案进行了分析对比,得出了河道断面和排涝闸门规模.结果表明：方案一和方案二中,河道断面尺寸不变时,排涝闸门规模偏小,造成上游水位偏高;方案三和方案四中,排涝闸门规模不变时,扩大河道断面尺寸对域内水位影响不大.从排涝能力和经济等角度综合考虑,选取方案四为最优方案.计算结果较好地反映了滨海平原感潮河网地区河道断面尺寸和排涝闸门规模对排涝能力的影响,可为区域工程设计和制定排涝方案提供技术保障.     

地下滴灌条件下土壤水分运动模型

本文分析了线水源条件下地下滴灌土壤水运动的物理过程，认为其土壤水运动是一垂直毛管的平面二维流动；在此基础上，建立了饱和──非饱和土壤水二维流动的数学模型。采用ＡＤＩ法，结合Ｐ－Ｃ法对模型进行求解。计算结果与室内试验基本相吻合。     

地下滴灌条件下土壤水分运动模型

本文分析了线水源条件下地下滴灌土壤水运动的物理过程，认为其土壤水运动是一垂毛管的平面二维流动，在此基础上，建立了饱和－非饱和土壤水二维流动的数学模型。采用ＡＤＩ法，结合Ｐ－Ｃ法对模型进行求解。计算结果与室内试验基本相吻合。     

泵站前池水沙流的数值模拟

针对泵站前池内的水沙流动,基于格子Boltzmann方法和大涡模拟思想,建立了二维浅水LBM-BGK模型和泥沙数学模型的联合计算模式,进行了水沙流的数值模拟研究.介观LBM-BGK模型采用了LES的亚格子尺度应力SGS模式模拟二维浅水方程,宏观二维平面泥沙数学模型包括悬沙输运方程、河床变形方程、水流的挟沙力公式等.水流与悬沙之间的求解方法采用非耦合解模式,即先求解出水流运动控制方程,再求解泥沙输运方程,推求前池底部的冲淤变化.最后,成功地模拟了泵站前池水沙流的流速分布、水深变化和旋涡的位置和尺寸,以及泥沙的冲淤变化,流速计算结果与试验结果比较吻合.计算结果表明：此联合计算模式在一定程度上客观地、较好地重演了前池内水流的基本流态以及泥沙的冲淤变化.     

Y形交汇口冲淤特性的数值分析

以Y形交汇口水沙运动为研究对象,利用平面二维水沙运动数学模型,对河床冲淤进行了模拟。通过水位、流速、流场、河底高程模拟值与物理试验值的比较,表明所建立的二维水沙模型能够较好的模拟Y形交汇口的水沙运动,分析得出河床冲淤特性随汇流比、交汇角和河床高差的变化规律。研究结果可以完善交汇河道冲淤理论,也可以用于指导河道整治、河网和河道设计等领域的实际工作。     

滩地植被化的顺直复式河道漫滩水流计算

利用二维数学模型对滩地植被化的复式河道漫滩水流的水深平均流速的分布进行了求解。通过恒定均匀流的假设,对主流方向上的沿水深积分的紊流时均运动微分方程式进行简化得到了相应的控制方程,其中引入植被对水流作用的拖曳力项,并考虑二次流的影响。同时将复式渠道划分为3个子区域,通过联立求解各区域微分方程中的定解系数,最终得到均匀流的条件下各区水深平均流速的横向分布的解析解。通过与试验测得的资料比较,表明计算结果与实测资料吻合良好。     

基于卫星影像数据快速构建水动力水质模型研究

研究提出了一种基于Google Earth遥感影像获取河道水下地形数据,并通过克里金插值法生成地形数据的方法,用于无实测地形资料地区河道水动力水质模拟.采用二维水动力水质模型分析长江干流九江河段排污口对水质的影响,将提出的方法与九江水文局2017年1:1000实测水下地形生成的数据的计算结果进行对比:水位最大误差由0....     

二维数学模型在防洪影响评价中的应用

建立了基于有限体积法的平面二维非恒定流数学模型,采用黎曼近似解通量差分裂(FDS)格式计算通过各单元边的水流法向数值通量,并应用相关的悬移质、推移质河床变形计算公式计算冲淤变化。模型应用于浙江省49省道温溪至鹤城段改建工程河道水流状况的模拟,结果表明工程修建后工程段的中间部位以上以及外侧附近水位略有壅高,最大壅高值0.03m;工程区附近流速减缓、靠近河道中央流速略微增大,最大增幅约0.12m/s,河道冲淤幅度在0.3m以内。     

水泵站底坎二维绕流湍流数值模拟

采用基于RNG方法的湍流模型对水泵站底坎绕流流场进行了数值模拟．在笛卡尔坐标系下，采用交错网格的有限体积法求解二维不可压Navier-Stokes方程，计算结果与试验数据以及与采用标准的K-ε两方程湍流模型计算的结果进行比较，结果表明基于RNG方法的湍流模型对于有强漩滚回流的尾流的详细结构，能够给出真实的模拟．