河网非恒定流的三级联合解法

当采用隐式差分求解河网非恒定流时,如何处理系数矩阵、压缩其尺度,使能在计算机上运算,是长期来亟待解决的关键问题。本文在前人工作的基础上,提出了一种按隐式计算的三级联合解法。即将参加计算的方程分成微段、河段、汊点连接方程三级,逐级处理,再联合运算,使计算中所需系数矩阵尺度大大缩小;同时,再辅以断面编码优化和实行变带宽一维存储分段求解,使在中小型计算机上演算大型河网成为可能。此外,这一方法也可应用于采用有限元法进行河网非恒定流运算以及一维、二维非恒定流联合运算。此法曾于1977年应用于上海郊区的水网计算,以后又应用于珠江黄埔航道规划和长江下游水力计算,均获得成功。     

平原区河网水流计算校正模型

为提高平原河网水流计算的精度,针对其中交错相连的复杂河网水流运动以及测点又相对较少的情况,提出以环状河网节点水位三级解法为基础、河段方程系数为载体的平原河网校正模型.将观测位置上的模型系统误差校正信息由测点向河网其他断面传播,修正相邻河道断面的水位、流量预报值.选择长江澄通段河网进行实例分析,选用2004年9月的水文资料进行演算.结果表明,该方法能在一定空间范围内有效地传播误差修正量,对提高河网水流预报精度具有实用意义.     

太湖流域主要入湖河道污染物通量研究

利用经率定验证的太湖流域平原河网地区河道水量、水质计算模型以及太湖流域废水负荷模型,根据1995年(丰水年)、1988年(平水年)、1971年(枯水年)的水文资料,以及1995年太湖流域各主要河道纳污量资料,计算了各典型年不同季节入太湖河道的入湖水量和水质浓度,由此计算出太湖流域河网区各主要入湖河道污染物入湖量,并结合河网中水的流向,得出入湖河道污染物通量的综合影响结果：直湖港最大,主要输送无锡地区的污染物．     

河网水动力及综合水质模型的研究

采用Preissmann 4点隐式差分格式离散一维圣维南方程组,应用三级联解法求解河网水动力数学模型。基于河道-节点-河道算法的河网水质模型的求解特点,在WASP的水质模型理论基础上,建立了河网非稳态水动力综合生态水质数学模型,考虑了多个污染物变量的耦合计算、变量之间的相互转化和迁移。利用模型对4个河网算例进行验证。验证表明,水位和流量过程计算值与实测值吻合很好,各水质变量的计算值和实测值也符合较好,可见模型是合理可靠的,为河网的水质预测和管理提供了一个较为简便实用的工具。     

大型潮汐河网水质动态模拟及应用

所有水质方程表述成通用形式并利用有限体积法(FVM)将方程在河道和汊口离散成一系列线性代数方程,同时在对汊口离散过程中给出了一种汊口处理的新方法,然后应用荷兰水力学家Dronkers在水动力学模型求解中首先提出的分级思想建立了一种适于河网水质动态模拟的分级求解程式,最后,本文所提出的方法应用于工程实践从水质保障的角度为广州市南部供水工程选取最佳取水点。     

城镇河网水环境模拟及水质改善情景方案

为寻求促进平原地区城镇河网水环境问题识别和水质改善的方法,以苏州市甪直镇河网为例,基于水文水质监测数据建立了相应的水环境模型,并将其应用于水质问题识别和水质改善方案研究中。甪直河网流动状态欠佳,长期平均流速小于0.02m/s的河道占河道总长度的63%、总水面面积的49%,不利于污染物迁移扩散,是导致该区域水质变差的主要原因。利用水环境模型对甪直河网的水文水质时空分布进行模拟分析,在此基础上制定出水系结构优化和水利调度强化2个水质改善方案。基于水环境模型的情景分析结果表明:水系结构优化方案能够有效促进生化需氧量BOD5和氨氮NH3-N这2类污染物的整体质量浓度水平降低。现场试验结果表明:水利调度强化方案能够有效地增强甪直河网流动性,实现以溶解氧DO质量浓度上升为表征的水质改善。     

上海青浦城区西北片河网调水的数学模型构建与验证

基于河道几何特征以及污染物对流、湍动扩散和混合稀释的不同机制,构建起模拟上海青浦城区西北片河网内污染物浓度时空分布的二维数学模型;采用两种不同的实际调水工况(先排后引和边引边排),对所建模型进行了验证计算.结果表明,河网内各取样点的污染物浓度实测值与计算值都基本一致.从而证明了所建模型具有工程适用性,可用于模拟上海青浦城区西北片的河网水质调节过程.     

水环境功能区划中模型计算研究

制订污染源控制规划是当前水环境功能区划分中亟待解决的技术关键问题之一.笔者根据物质平衡建立的水质模型,通过采用Visual Basic编程的方法,将入河排污口概化求出概化入河排污口位置;利用影响系数与自净系数和汇流时间关系,通过水质模型的输入响应关系正算,求出目标断面的污染物浓度;按照水环境功能区划拟定的水质目标,反算出达到水质目标时允许排放污染物的量,从而验算区划结果的可达性.     

滏阳河东武仕水库至苏里桥段水质模型研究

近些年来,随着经济发展及工业化进程的加快,滏阳河水环境污染问题日趋严重。通过以氨氮、挥发酚主要污染物为例,根据河流水动力学特性及污染物输运特性,建立了滏阳河东武仕水库至苏里桥段的一维河流水质模型;并运用有限差分法对其求解。结果表明,运用该水质模型对包含马电闸上游桥、张庄桥、联纺桥、苏里桥四个断面在内的模拟河段的氨氮、挥发酚浓度进行模拟,得出的模拟值和实测值的相对误差较小。由此说明,滏阳河东武仕水库至苏里桥段的一维河流水质模型可较好地反映该模拟河段的水质变化状况,对滏阳河水污染的科学治理和水环境的保护与修复具有一定的指导意义。     

基于混合模型的河网输水能力计算

河网水动力数值模拟广泛应用于平原河网的防洪排涝计算,水流主要由支流向主河道汇集.而河网输水则是主河道向支流扩散的非恒定流动,需考虑支流蓄水作用对河网整体输水能力的影响.在平原河网水动力混合模型的基础上提出了一种河网输水能力计算方法.基于数字化河网划分骨干河道和蓄水支流,通过时变侧向出流形式来考虑引水时骨干河道向支流扩散的水量,从而将圣维南方程中的侧向出流项由以往的常数改进为时变流量过程,以提高河网非恒定流数值计算精度.将该方法运用到某引水工程输水计算中,有效地解决了复杂河网跨流域输水时的水量分配问题.     

双向水流侧式进出水口分流墩研究

研究了双向水流侧式进出水口分流墩与进出水口水力性能之间的关系。通过水工模型试验比较,研究分流墩形状及其布置方式对进出水口各孔流道中流量和流速分布以及水头损失系数的影响。针对抽水蓄能电站库水位变化幅度大,在发电和抽水工况下进出水口水流方向相反的特点,拟定了多个试验方案,并对每个方案在高水位及低水位时不同水流方向情况下的水力性能进行试验比较。研究表明,分流墩的形状和位置与双向水流侧式进出水口的水力性能     

应用改进后的欧氏聚类法对延安市区饮用水源的水质污染分析

根据延安市区饮用水源王瑶水库连续四年的水质监测数据,运用欧氏聚类法对分别代表进水区、出水区和库心区等不同水域6个监测点的水质进行评价.结果表明,水库的进水水质受到Cr(Ⅵ)、石油类等物质的污染,出口水质较好.欧氏距离聚类法精确地计算不同指标的权重,并引入相对距离计算各个指标对标准值的差异,克服传统的指数评价法的弊端,使评价结果更为准确.     

进鱼口水深不足时竖缝式鱼道水力特性及进出口允许最大水深差

为研究竖缝式鱼道进鱼口水深不足时鱼道进出口允许最大水深差，构建了鱼道整体数学模型，对鱼道流速、流态、水面线等进行了数值模拟分析。结果表明：当进鱼口水深不足时，上游段水深与出鱼口水深一致，流速稳定；中间段水深开始缓慢下降，流速逐渐变大；下游段水深急剧下降，流速迅速变大，在进鱼口处出现跌水，流速出现最大值。当鱼道坡度相同时，出鱼口水深与进出口允许最大水深差呈线性关系，出鱼口水深越大，进出口允许最大水深差越大；当出鱼口水深相同时，鱼道坡度与进出口允许最大水深差也呈线性关系，鱼道坡度越陡，进出口允许最大水深差越小。     

长江中游洪水调度研究（Ⅰ）：洪水调度的水文-水力学耦合模型

根据长江中游的实际特点,选择汊点分组解法求解河网矩阵方程,克服大型复杂区域内模型计算速度和整体性之间的矛盾。选择水文学-水力学模拟技术相耦合的集成措施,解决洪水调度中下边界难以确定的困难,在此基础上建立了洪水调度数学模型。模型在不同来水条件下均能取得较好的洪水调度模拟效果,能够根据调度原则,给出任意位置水位流量、蓄洪区进出洪量等详细信息,为防洪决策提供参考。     

三峡模型水轮机转轮前后的流动特性

水轮机转轮前后流动特性的测试对于了解流动型态、改进水轮机的水力设计有重要意义。用五孔球测量三峡水电站模型水轮机转轮前后液动特性的结果,并对在最优工况及偏离工况下的测试结果作了初步分析。测试结果表明,最优工况的轴面速度分布规律介于一元理论及二元理论假设之间,数值偏大,沿转轮进、出口边的环量分布均为自上冠至下环逐渐增大。     

居住区小型污水处理论析

随着城市建设发展,居住区环境保护、污水治理日益被重视。其污水依照排放标准的不同对处理深度和工艺有不同的要求。文章概述了居住区小型污水处理、中水回用常用的工艺及其本质,探讨了各工艺关键反应池的控制性参数。     

多缸柴油机冷却水腔流动不均匀性的仿真研究

以多缸柴油机的冷却水腔为研究对象,使用Fluent软件对直列3、4、5、6缸柴油机冷却系统的流场进行仿真.结果表明:对于冷却水套进出水口在曲轴同一端的直列柴油机,从距离入口最近的缸到远离入口的最后一缸,各缸水套间通道压力逐渐降低,各缸缸盖进口和出口压力逐渐增加,各缸缸盖的流量逐渐降低.在相同入口流量条件下,随着发动机气缸数增加,总进口和总出口的压差逐渐降低,整个冷却水套的流动阻力减小,各缸缸盖进出口压差的平均值逐渐减小,发动机各缸盖中最大流量和最小流量之间的差值增加,发动机各缸缸盖流量的不均匀度大幅度增加.      

变截面通道内超音速两相流升压过程的研究

通过对超音速汽液两相流在变截面通道中的升压过程的实验研究，得到了变截面通道内超音速汽液两相流的压力分布规律。实验结果表明，变截面通道中超音速汽液两相流的压力分布与出口压力、进水流量无关，而主要的影响因素是进水温度和进汽压力，同时超音速汽液两相流在变截面通道的渐缩部分的压力可以近似认为不变，凝结激波发生在变截面通道的喉部等，这些研究结果对该技术的进一步理论研究和应用均具有重要意义。     

连铸喷嘴气路加速环对喷嘴出口处液相运动与分布的影响

为获得更好的高速连铸二冷区铸坯冷却效果,本文提出在气-水雾化喷嘴气路通道内增设加速环装置。根据生产工艺条件,利用Fluent软件建立了优化前后气-水雾化喷嘴的三维气-液两相流模型,分析了喷嘴进水压力和进气压力对喷嘴出口处液相速度和液相体积分数分布的影响。结果表明,本文计算条件下,当喷嘴进水压力一定时,随着进气压力的增加,喷嘴出口处液相速度显著增大,液相体积分数呈减小趋势;当喷嘴进气压力一定,随着进水压力的增加,喷嘴出口处液相速度减小,液相体积分数整体呈增大的趋势;相同工况条件下,喷嘴气路设置加速环后,喷嘴出口处的液相速度分布较优化前更稳定,液相分布均匀性得到改善。     

基于S7—200的PID算法应用

基于PLC在PID闭环控制方面的设计和应用,给出PID控制的数学模型及其控制结构.采用PID控制系统的进水和出水,实现自动调节,保证系统水量稳定,可以起到精确控制的作用.