复式断面交汇河道水流流量计算

为了更好的计算复式交汇河道的过水流量,从理论上讨论了用于复式断面河道流量的计算方法。结果表明:利用室内水槽模型,考虑漫滩水流滩槽之间的动量交换,采用以平均水深的Navier-stokes方程为基础的漫滩水流计算方法,根据力的平衡理论,建立力的平衡关系式,获得了滩槽的平均流速,滩槽流量以及整个断面的过流能力。通过实例验证,该成果比较准确,对于河道流量计算具有一定的参考价值。     

基于曲线坐标系下缓坡方程模拟近岸波浪及波生流

为了更好地模拟曲线边界等不规则岸线附近,波浪传播及其破碎后形成的波生流问题,该文建立了正交曲线坐标下近岸波浪和波生流耦合数值模型;即采用可综合考虑近岸区波浪反射、折射和绕射等效应的双曲型缓坡方程计算波浪场,采用近岸深度平均的二维浅水方程计算波生流场,应用辐射应力的概念,使波浪模型为流场模型提供驱动力.波浪和波流模型基于相同的正交曲线网格,应用高效的ADI有限差分格式进行数值求解.将曲线坐标系下的耦合模型应用到半圆形水槽和凹型水槽两个物理模型中,数值模拟的结果分别和解析解、实验值及已发表的数值结果做了比较.模型实验验证表明,该文建立的数值模型比较准确、有效,可以应用到防波堤和河口等具有复杂边界和复杂地形的实际海域.     

近岸波浪作用下污染物运动数值研究

近岸波浪是影响污染物输移扩散的重要水动力因素之一.波浪对污染物输移扩散的影响主要有波浪扰动造成的水体紊动系数的增大和波浪破碎后形成的波生流对污染物输移作用.结合基于波作用守恒方程和光程函数方程的近岸波浪模型、三维水动力模型,以及污染物输移扩散模型,对波浪传播过程中污染物离散系数变化以及波浪破碎后形成的波生流中的污染物输移进行了数值模拟.模型基于非结构化网格,可用于大范围波流以及污染物的耦合计算.数值结果与解析值以及实验结果进行了对比,验证了模型的精度和适应性.     

基于波能守恒方程模拟近岸波流场

基于波能守恒方程对平直斜坡上近岸波浪场以及近岸波浪斜向入射破碎后所产生的沿岸流场进行数值模拟.鉴于平直斜坡地形较简单,便于简单计算,利用基于波能守恒方程建立的波浪场数学模型计算得到波高的变化,从而利用Longuet-Higgins计算辐射应力.在此基础上,利用近岸波流场数学模型对实验波况下的波流场进行模拟,并将数值模拟...     

海岸河口水域波浪传播数值模拟

提出了水深与流场缓变水域波浪传播数学模型－水流中依赖时间变量并考虑能耗的波浪“缓坡方程”及其等价的控制方程组,分析比较了无水流情况此理论模型与其相应的两种抛物型近似的差别,提供了长江口波浪变形数值模拟计算工程实例,实例表明,该模型能适应河口在角洲大范围水域波浪传播数值计算。     

海口湾波浪漫滩区及其邻近水域悬沙观测特征初步分析

波浪漫滩是海滩上水陆分界线随波峰向岸推进,随波谷向海回退的现象,它是近年来海岸水沙运动研究的前沿科学问题,其水沙运动观测分析更是需要优先研究的课题。选择海口湾假日海滩,在2013年11月下旬进行了波浪漫滩区及其邻近水域悬沙观测,观测结果表明:1在进行漫滩流速分析时,分别对上爬和回退的平均速度进行统计,两个坡度下上爬速度大于回退速度分别占80%和65%,说明波浪漫滩过程上爬速度通常要大于回退速度;2波浪漫滩区比邻近水域的平均含沙量高1 000倍左右;3波浪漫滩区内从海向岸的悬沙浓度逐渐降低,下界(靠海侧)、中间位置、上界(靠岸侧)的平均悬沙浓度分别为67 059.6mg/L、50 290.9 mg/L、15 762.0 mg/L;4波浪漫滩区悬沙浓度变化随机性强,对其测量和特征分析提出了更高的要求。     

局部浅滩上波流的共同绕射

利用格林定理和移动脉动源建立了一个积分方程方法 ,并利用高阶方法对积分方程进行了离散和求解 ,用于计算波浪和水流在浅滩上发生的绕射现象 .作为算例 ,应用这一方法对波浪在回转抛物形浅滩周围和流场作用下的波高分布做了计算 ,得到了水流对波浪绕射的影响关系 ,其计算结果可作为其他流场中波浪绕射的简化数值模拟方法的比较基准     

基于四叉树网格近海海域波浪、潮流相互作用的数学模型

针对近海岸区域地形、水文、泥沙运动复杂的特点,本文建立了高效的近岸平面二维隐格式潮流、波浪联合作用的数值计算模式.水动力数值模型以非线性的浅水方程为基础,应用Quadtree非结构网格,变量布设采用同位网格,u,v及水位变量布设在同一个节点上,简化计算程序的代码.采用有限体积方法离散方程,应用SIMPLEC程式求解离散的控制方程,由Rhie-Chow的动量插值方法计算界面通量可以避免棋盘式波动.整合的方程组采用最小残差法（GMRES）求解,并利用预条件的不完全Lu分解方法加速其收敛性、提高计算效率.波浪模型以考虑波浪折射、绕射、衍射以及波浪破碎影响的多向不规则波的波作用量守恒方程为基础,计算的波浪幅射应力反应波浪对水体的驱动力.将本文的耦合模型应用到稳态丁坝绕流、理想海湾、法国的Gironde Estuary、波生沿岸流和美国的Grays Harbor算例中,数值模拟结果分别和实验值及测量结果进行比较.计算结果表明,本文建立的平面二维波浪、潮流耦合的数值模型能够准确、高效的模拟复杂计算域的潮流及波浪问题,该模型对近海工程的顺利开展以及海岸带环境保护等方面具有重要的应用价值.     

河流海岸水动力学综合模型

为研究在波浪、潮流及河川径流等多种动力因素共同作用下河口海岸地区的水动力环境,建立了一个河口海岸地区的综合水动力学模型。该综合模型应用了基于改进型Boussinesq方程的近岸模型、基于Saint-Venant方程的河道模型,并考虑了波浪破碎及底部摩擦的影响,将近岸水动力模型和河道水动力学模型进行耦合求解。将该模型用于研究长江口及口内感潮河道径流与潮流的相互作用,涨潮及落潮过程中水流运动。计算所得到的各测站水位、流速及流向与观测资料吻合良好。     

波浪Boussinesq方程与缓坡方程的比较

分析、比较了近岸浅水波浪传播变形的Boussinesq方程和缓坡方程的形式与特点,建立了包含底摩擦能耗效应、波浪破碎效应和子网格效应的Boussinesq方程波浪数学模型,并介绍了处理动边界问题的窄缝法以及处理消波边界的海绵层技术．采用经验非线性色散关系,结合含非线性项的缓坡方程,得到考虑非线性作用影响的缓坡方程模型．用物理试验结果对两种模型进行验证,并用相关性分析方法对两模型的计算精度进行了分析与说明．     

A generalized wave action conservative equation for the dissipative dynamical system in the nearshore region

To describe the various complex mechanisms of the dissipative dynamical system between waves, currents, and bottoms in the nearshore region that induce typically the wave motion on large-scale variation of ambient currents, a generalized wave action equation for the dissipative dynamical system in the nearshore region is developed by using the mean-flow equations based on the Navier-Stokes equations of viscous fluid, thus raising two new concepts: the vertical velocity wave action and the dissipative wave action, extending the classical concept, wave action, from the ideal averaged flow conservative system into the real averaged flow dissipative system (that is, the generalized conservative system). It will have more applications.     

破波区内波高衰减及其特性

本文从流体力学的基本方程出发,利用破波现象和明渠水跃现象的相似性,推求了破波的能量损失和波高在破波区的衰减规律;应用椭圆余弦波理论的数值计算方法,探讨了破波区内击岸波的各种特性,包括波能、相对波峰高度、辐射应力、波浪破碎前后的增水和减水及它们在整个破波区内的分布规律.按文中方法求得的计算值与实验结果相符.     

迎水坝面地震动水压力的无奇异边界元分析

归化出迎水坝面地震动水压力的等价的间接变量无奇异边界积分方程,有效避免了奇异边界积分的计算.数值实施时,离散化的边界几何段采用线性几何单元描述,其上的边界量采用二次不连续插值函数逼近.分析了动水压力随坝体变形的变化,所得数值结果与韦氏解答相当吻合,而且计算效率比传统直接边界元法高.     

黄岛金沙滩现代波痕沉积特征与水动力关系

 黄岛金沙滩为典型的无障壁高能海岸,后滨发育有风成波痕,前滨滩槽和近滨上部可见大量浪成波痕。本文通过对上述3种环境下波痕的形态、沉积物粒度特征及前滨波痕形成水动力条件进行分析研究发现：1）后滨风成波痕波长、波高、迎流面及背流面相对浪成波痕较小,但波痕指数较大,而前滨滩槽、近滨上部波痕由陆向海波长、迎流面、背流面变小。2）风成波痕沉积物粒度波峰较粗,而浪成波痕沉积物粒度波谷较粗,从前滨到后滨沉积物粗组分减少,细组分增多;风成波痕、前滨滩槽波痕粒度频率分布曲线呈“双峰”特征,而近滨上部波痕粒度频率分布曲线主体呈“单峰”特征,风成波痕、滩槽波痕沉积物缺少悬浮组分;波痕沉积物分选-峰度图、分选-偏度图可以较好地判别沉积环境。3）平均粒径与流速、水深、弗劳德数Fr有很好的线性关系,前滨退潮时形成波痕的水动力条件具有水体浅、流速小和水动力弱的特点,可能与退潮时水速、水深变化较快有关。4）对前滨波痕沉积特征与相应流速、水深分别进行逐步回归分析,获得了形成环境的流速、水深的回归关系式。     

台风影响下海滩内碎波带的波动特征

根据９７１３号台风影响期间对粤东海岸一海滩内碎波带２个测波点同步测量的波浪资料,分析了内碎波带的波功率谱、交叉谱和二阶相干谱,讨论了海滩反射性、碎波要素、组成波之间非线性相互作用与长重力波的形成等与地形动力有关的海滩—碎波带波动特征     

量子隧道效应的数值计算

采用量子流体动力学方法(QHD)研究电子穿过隧道结的概率. 将复数形式的波函数表示为指数形式,给出Lagrange框架下C和S的时间演化方程,并给出采用时间的二阶差分方法的数值计算过程. 由于Lagrange框架下格点是随着时间的演化其分布也是变化的,计算过程中涉及到C和S的导数时,直接结合数值计算方法中的求函数近似的有理近似方法. 以初始波包为高斯波包为例进行了数值计算和分析,所得到的图像明显地显示了量子效应.     

近岸波浪破碎方向谱模型

在线性海浪方向谱折绕射联合模型基础上,通过引入破碎波高概率分布和单个破碎波的处理方法,提出了在能量控制上与我国港口工程规范基本等效的近岸波浪破碎方向谱模型,使海浪方向谱折绕射联合模型的透用范围拓展到破碎带内。模拟地形上的数值计算实验表明,该模型既能从宏观上较好地控制破碎波在沿程能量变化,又能通过波浪的内在结构反映近岸波浪的变形特征。     

轴向柱塞泵滑靴副动压承载特性研究

对轴向柱塞泵滑靴副稳态工况下动压承载规律展开了理论和试验研究,考虑了滑靴所受离心力等倾覆力矩的影响,结合了滑靴实际受力情况,建立了稳态工况下滑靴副摩擦动力学模型,研究了滑靴底面油膜动压承载规律.结果表明,滑靴与斜盘之间总是形成楔形收敛间隙,有利于滑靴副动压油膜的形成,滑靴倾斜方位角基本稳定在170°左右.试验结果较好地验证了仿真结果.      

基于非静压方程的波浪破碎模拟

在保证数值精度的基础上,为了提高非静压波浪模型在近岸波浪传播破碎模拟中的计算效率,基于非静压方程模型(SWASH)建立了近岸波浪破碎数值模型.数值模型通过将描述波浪破碎的非静压方程退化为非线性静压浅水方程并引入波浪破碎后能量衰减的紊动模型以减少模拟破碎时的垂向分层数.利用斜坡、潜堤以及沙坝上的波浪破碎水槽实验对模型进行了验证.结果表明,所建立的模型只需要在垂向划分较少的网格层数,即可合理地描述波浪破碎点位置和破碎后波高,进一步提高了非静压波浪模型在实际工程应用中的吸引力和竞争力.