灌河口波浪浅水折射变形数值计算

1 引言。江苏北部灌河口的口外水域水浅滩阔，口门附近有砂咀，构成了复杂的微地貌形态(图1)．波浪作为河口区的重要水动力因素，对河口的泥沙输送和口门砂咀的形成都有重要的作用．但是，除了口外9km处的开山岛处有零星实测波浪资料外，灌河口没有更多的波浪资料，虽然已用JONSWAP谱后报了开山岛连续7年的波浪，但尚未得到关于口外波浪分布的任何资料．为了分析研究波浪对泥沙输移的作用，有必要进行波浪浅水变形的数值计算．     

波浪作用下的底泥质量输移

基于天津新港淤泥的实测流变数据提出了一种简化的非线性流变关系，并建立了波浪与淤泥质床相互作用的多层模型，讨论了规则波和不规则波作用下的底泥质量输移。结果表明，理论计算与实验测量得到的底泥质量输移速度剖面有较好的一致性。     

流域泥沙输移比研究进展

基于对已有泥沙输移比相关研究的总结,探讨了泥沙输移比的定义和作用。根据泥沙输移比的内涵,结合影响泥沙输移比的因素,分析了泥沙输移比的计算方法。基于国内外泥沙输移比计算的实例,总结了主要流域泥沙输移比数值的变化范围。目前泥沙输移比计算仍以对流域侵蚀和输移数据的统计分析为主,由于对泥沙输移比的理解有所不同,不同研究获得的计算公式形式多样,且往往针对具体的研究区域,适用性差。如何构建适用局部较大区域的泥沙输移比计算公式仍是今后需要解决的难题之一。     

盐沼水-沉积物-植物界面泥沙输移过程研究进展概述

本文通过对国内外研究现状的分析,探讨了该界面泥沙动力过程和输移机制的研究进展状况和发展方向,主要介绍了界面泥沙水平输移、垂直输移过程中悬沙浓度,泥沙沉积量,悬浮泥沙的运动状态等。在以大量的国内外的研究资料为背景的基础上,指出现今研究中的不足以及今后研究的方向。     

渗流作用下的岸坡泥沙起动条件

考虑渗透力作用,分析坡面泥沙受力特点,推导出岸坡均匀沙的起动条件和临界切应力计算公式,并采用不同渗流比降和不同水流方向的算例,以及长江中下游典型岸坡的实例,对渗流作用作出了定量分析。结果表明,泥沙起动流速曲线存在明显的转折点,可以解释崩岸的突发性;向坡外的渗流将大幅降低岸坡泥沙起动条件;冲刷水流方向也影响泥沙起动流速,在接近零流速破坏坡角时影响显著。     

缓坡上波浪谱在流作用下的变形

本文将波浪作用通量守恒原则应用于缓坡上在水流作用下的波谱变形，并与规则 波的计算结果作对比。文中比较了采用不同的海浪谱的变形情况，同时还分析了波浪 能量方向分布对缓坡上在水流作用下波谱浅水变形的影响。     

刚性沉水植物影响下波浪传播及泥沙悬浮数值模拟

由于植物引起的紊动作用,含刚性植物床面中悬浮泥沙浓度与无植物裸床相比显著增加,而通过平均流速计算底床切应力的传统泥沙模型无法模拟出该现象。因此,在含植物水流水沙运动物理模型试验的基础上,构建了基于Flow–3D的含刚性沉水植物条件下波浪传播的三维数学模型,模拟了植物影响下波浪动力特征和泥沙悬浮过程,同时从紊动能角度修正希尔兹数,对泥沙模块进行了改进。与实测数据相比,该模型可较精确地模拟出植物引起的整体水流流速减小和局部冠层顶部处的流速增大、水体紊动增强以及紊动能在波周期内出现两个峰值的现象。与原始泥沙模块相比,改进的模型考虑了植物尾流紊动对泥沙运动的影响,可提高含植物床面泥沙悬浮模拟的精度。     

一维全沙泥沙输移数学模型及其应用

研究一维全沙泥沙输移(悬移质泥沙和推移质泥沙)数学模型及其应用．中对比了国内外常用模型的特点,结合笔在一维全沙泥沙输移数学模型计算中的经验,分析各模型的差异,特别是针对模型中有关参数的选择进行讨论和分析,在此基础上建立一维全沙泥沙输移数学模型SFST—1D．并将该模型分别应用于深圳河治理环境评价、波迪一科西工程沉沙池计算等工程实例之中。     

汕尾港出海航道波浪作用下底沙回淤研究

通过现场调查与动床模型试验，分析研究汕尾港海区波浪运动、泥沙来源及破波带内沿岸输沙与岸滩变化；评估目前出海航道轴线走向的合理性。采用夏都公式、Ｅｎｇｅｌｕｎｄ的底沙公式和詹·弗莱兹夫的推移质回淤量计算公式，按正常年份波浪作用与特殊年份台风浪作用等不同情况，预测了５０００吨级与万吨级的港池和出海航道底沙回淤量，提出了维持港池、航道水深与减少回淤量的工程措施。     

激波诱导的层流边界层方程的近似解析解

研究了由激波诱导的边界层问题,利用Adomian解析分解方法对不同速度比例参数给出了问题的级数形式的近似解析解和相应的壁摩擦因数近似值,该近似解析解具有快速收敛性和易于计算性。最后对近似解所推出结果和所得壁摩擦因数与文献中的数值解进行了比较验证,证实了提出的解析近似方法的准确性和可靠性,所提出的思想方法还可用于解决其它科学和工程技术问题。     

膨胀波诱导的层流边界层方程的近似解析解

研究了由膨胀波诱导的边界层问题。利用Adomian解析分解方法对不同速度比例参数给出了问题的级数形式的近似解析解和相应的壁摩擦因数近似值,该近似解析解具有快速收敛性和易于计算性。最后对近似解所推出结果和所得壁摩擦因数与文献中的数值解进行了比较验证,证实了提出的解析近似方法的准确性和可靠性。     

边界层内低阶结构函数标度律的实验研究

利用PIV系统对平板湍流边界层在Reθ=2?167下流向(u′)和法向脉动速度(v′)进行了测量,研究结果显示,当脉动增量的结构函数的阶数为 正分数时,实验所得的标度指数和K41及SL标度指数较为接近;当结构函数的阶数为分数且由0趋向于-1时,实验的标度指数明显偏离K41和SL标度指数,出现奇异标度律。这也说明了用低阶结构函数的标度指 数也能说明标度律的奇异性及边界层内存在间歇性。     

An effective absorbing boundary algorithm for acoustical wave propagator

In this paper, Berenger’s perfectly matched layer (PML) absorbing boundary condition for electromagnetic waves is introduced as the truncation area of the computational domain to absorb one-dimensional acoustic wave for the scheme of acoustical wave propagator (AWP). To guarantee the efficiency of the AWP algorithm, a regulated propagator matrix is derived in the PML medium. Numerical simulations of a Gaussian wave packet propagating in one-dimensional duct are carried out to illustrate the efficiency of the combination of PML and AWP. Compared with the traditional smoothing truncation windows technique of AWP, this scheme shows high computational accuracy in absorbing acoustic wave when the acoustical wave arrives at the computational edges. Optimal coefficients of the PML configurations are also discussed.     

An effective absorbing boundary algorithm for acoustical wave propagator

In this paper,Berenger's perfectly matched layer(PML)absorbing boundary condition for electromagnetic waves is introduced as the truncation area of the computational domain to absorb one-dimensional acoustic wave for the scheme of acoustical wave propagator(AWP).To guarantee the efficiency of the AWP algorithm,a regulated propagator matrix is derived in the PML medium.Numerical simulations of a Gaussian wave packet propagating in one-dimensional duct are carried out to illustrate the efficiency of the combination of PML and AWP.Compared with the traditional smoothing truncation windows technique of AWP,this scheme shows high computational accuracy in absorbing acoustic wave when the acoustical wave arrives at the computational edges.Optimal coefficients of the PML configurations are also discussed.     

边界层对粗糙单裂隙溶质运移影响试验

为探究非费克(non-Fickian)运移表现出的峰值提前到达和拖尾等现象,开展了粗糙单裂隙溶质运移试验,总结了粗糙单裂隙中溶质运移特征及运移机理,结合边界层理论对峰值提前到达和拖尾现象进行了分析和解释。结果表明：峰值时间和拖尾时间与边界层厚度之间存在较好的线性相关关系;边界层对裂隙介质溶质运移有较为显著影响,即水流速度越小,边界层厚度越大,滞留在边界层内部的溶质越多,溶质获取率越低;粗糙单裂隙中溶质穿透曲线的峰值提前和拖尾现象是由裂隙中心处以惯性力主导的主流区和裂隙壁面以黏性力主导的边界层区共同作用造成的,其中峰值时间主要由主流区的对流因素控制,而边界层区域的存在对拖尾时间影响较大。     

转点处出现边界层现象的奇异摄动边值问题

主要讨论了在转点处出现边界层现象的奇异摄动边值问题,构造了形式级数解,得到了一致有效的渐近估计 。     

大涡结构在有压梯度边界层流中的演化机理

采用直接数值模拟方法,研究大涡结构在不同压力梯度作用下的非线性演化特征.计算结果表明:在逆压梯度条件下,大涡结构幅值快速增长,形成很强的流向涡结构,雷诺应力迅速增加,这可能导致猝发现象的产生;与此相反,在顺压梯度边界层流中,大涡结构很难被激发起来,易于流体流动趋于稳定状态.这些结论与某些理论和试验结果一致.     

船体三维厚边界层理论计算

将描述船体粘性绕流的完整的Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程简化为部分抛物线模式，辅以Ｃｏｌｅｓ速度剖面和Ｈｅａｄ渗入方程，应用流线坐标系中的积分－差分算法，求解绕船体三维边界层的流动参数。对于船模ＳＳＰＡ ７２０的考核计算表明，自船首９０％的船长范围内，有关边界层参数的计算结果同相应测试值符合得令人满意。本文为船体粘压阻力与近尾流场计算提供了一个有效的数值方法。     

传输带上流体边界层中奇异边值问题

对源于传输带上流体边界层中的一类奇异边值问题进行了研究.利用单调逼近方法得到了满足物理意义上负解的存在性、惟一性的充分条件及壁摩擦应力估计式.利用打靶法技巧得到了问题的数值解.