河网非恒定流的有限元数值解

在前人工作的基础上,根据配置法加权剩余原理,利用完全圣维南方程组有限元数值解,导出类似四点隐式差分的河网非恒定流的有限元计算模式,该模式物理概念明确,适用范围较广,引入双消除解法(追赶法)后,使得计算内存减少、运算速度加快、解法易于掌握,文章最后给出珠江水系西江干流虎跳门水网区域的一个应用实例。     

河网非恒定流的克隆仿真方法研究

针对河网非恒定流设定情景批量仿真中存在大量的重复计算,提出了一种基于仿真克隆技术的并行累进增量克隆仿真方法.基本思想是:合并相互关联的初始设定情景,并依据关联点对合并后的设定情景进行并行增量克隆仿真.理论分析与实验结果均表明,该方法具有较好的计算性能,在同等时间复杂度下,其计算效率比传统的并行与分布仿真方法提高了两倍以上.     

一维河网非恒定流数学模型的并行计算

运用并行计算,求解一维河网Preissman四点隐式差分格式离散方程组中耗时最多的节点水位方程组,有效缩减了模型的求解时间.针对当前商业并行编程平台不能实现进程迁移和网络异常情况下无法保证计算结果正确性的现状,自主开发了并行通讯平台,并根据模型并行计算需要制定了相关通讯协议.以上海浦东河网为例进行了数值模拟.结果表明:当河道数一定时,存在最优客户端数;当客户端数小于最优客户端数时,并行算法所需时间小于串行算法时间,并随着客户端数增加所需时间也逐渐减少;反之,所需时间则逐渐增大.     

大型河网水流模拟的矩阵标识法

提出了一种适合大型河网模拟计算的矩阵标识法。该法克服了以往方法依赖节点编码优化的缺陷，具有使用内存省，计算效率高，节点编码任意，可扩充性、可移植性好和通用性强等优点。     

明渠非恒定流及输沙试验系统

为研究明渠非恒定流运动特性和输沙机理,建立了长20m,宽29.5cm,高40cm的水槽非恒定流实验系统。该系统包括变坡水槽、供水控制、水位和流速量测、推移质循环及测量5个部分。通过计算机控制生成设定的非恒定流过程;沿水槽架设的6个压力传感器监控沿水槽的水位变化;采用二维激光流速仪测量垂线流速分布。初步试验结果表明:该系统可以生成稳定可重复的非恒定流过程,得到包括水深、流量、流速及输沙率变化的大量非恒定流试验数据,为洪水波的运动特性及输沙特性研究奠定了基础。     

非恒定流作用下丁坝水毁研究现状分析

丁坝是天然河流中常见的航道整治建筑物,丁坝水毁研究是世界难题。恒定流作用下的丁坝水毁研究较多,但丁坝在非恒定流作用下水毁却是更加显著。本文分析了丁坝水毁原因及非恒定流作用下的水毁特征,阐述了非恒定流作用丁坝研究进展,给出了天然河流非恒定流的过程特征。     

关于河道一维非恒定流水温预测模型的研究

作者在全面地分析影响河道水温变化各种因素的基础上，根据大渡河流域实测资料所推荐的有关计算纵向离散系数的经验公式．确定了一种适宜于河道一维非恒定流水温的预测模型．作者运用此模型预测了水库下泄低温水、火电厂温排水对下游水环境的影响及其应用价值，其结果可为制定水库生态用水调度方案和流域开发的环境影响评价提供科学依据．     

珠江三角洲一维河网非恒定流悬沙预测模拟

在河网水流三级联合解法的基础上,利用“节点含沙量控制法”,假设节点处冲刷和淤积较小,所有节点的含沙量控制方程可以通过输沙量守恒方程用矩阵形式写出,求解该不规则的稀疏矩阵方程组,得到所有节点处的含沙量;单一河道断面处的含沙量通过单一河流悬沙输运的求解方法获得,从而建立珠江三角洲全流域悬沙预测模型,并用实测资料对该模型进行了率定和验证,验证结果良好．     

非恒定流下桩群绕流特性试验

非恒定流下圆柱绕流产生的尾涡会对结构疲劳损伤、水流挟沙能力等产生较大影响。本文基于非恒定流桩群绕流水槽试验,采用多普勒流速仪（Acoustic Doppler Velocimetry, ADV）测量了桩群周围的底层水流速度,分析了单峰洪水型非恒定流下,桩群绕流对底层流场、横纵向时均流速分布、横纵向紊动强度等的影响规律。研究表明：横、纵时均流速大小均与流量变化相关,纵向时均流速均为正值,横向时均流速在左右岸对称测点上大小一致。纵向流速相对紊动强度和横向流速紊动强度仅与流量大小有关,与流量所处的上升阶段与下降阶段无关,桩群绕流对附近流场的影响范围有限,且不同区域受到桩群绕流的影响程度存在一定差异。     

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。     

边界拟合坐标法的应用：长江口南支非恒定流计算

为了既能精确地拟合不规则区域边界,又使有限差分的计算能在规则的网格上进行,在长江口南支河段非恒定流的平面二维数值模拟中,采用了近年来得到广泛注意的边界拟合坐标法,为了提高计算的稳定性,本文引用了二维人工粘性项和人工光滑的方法。计算结果与实测资料相当吻合。计算结果还表明,在同样的网格密度下,使用边界拟合坐标的差分计算的CPU仅比使用昔通网格的差分计算略有增加。所以,在二维水流计算中,这是一种值得推荐的方法。     

具有自由面的地下水非稳定流的迭代解法（续）

具有自由面的地下水非稳定流问题，可以化为多元非线性方程组，本文证明了当关于时间的矩阵不是对角形时迭代解法的收敛性。同时提出了一种效率更高的新解法，并证明了它的收敛性。     

大型线性代数方程组解法的探讨

针对Saint-Venant方程组离散后所形成的线性代数方程组的求解问题,将Gauss列主元消去法与压缩存贮技术相结合,提出了存贮单元少、舍入误差小且数值计算稳定的计算方法,使得河网非恒定流的数值计算更加高效,并且计算的精度可得到充分的保证。     

一类Sylvester矩阵方程的迭代解法

针对Sylvester矩阵方程给出了一种基于梯度的迭代解法.通过引入一个松弛参数和应用层次识别原理,构建了一种新型的迭代方法求解一类Sylvester矩阵方程.收敛分析表明,在一定的假设条件下对于任意初始值,迭代解都收敛到精确解.数值算例也表明了所给方法的有效性和优越性.     

多边界非恒定流控制、监视系统的研制与应用

应用计算机及其控制技术,解决多边界非恒定流物理模型试验中的控制问题,系统能对模型多个边界实现智能化控制,试验中各参数从数据采集,整理到输出均由计算机自动完成,减少了试验过程中的人为干扰因素,实际应用表明,该系统使用方便,运行可靠且控制精度高。     

常数非齐次线性常微分方程的迭代解法

给出一个解常系数非齐次线性常微分方程的方法－迭代法。用此方法解相关的常微分方程，容易掌握，又不易出错。     

非线性方程的ODE解法

分析了应用解常微分方程的Euler预估－校正系统的迭代方法求解非线性方程，且在迭代过程中不同改变步工，不用计算导数，便可得到较好的结果，最后以数值试验进行了验证。     

明渠、河网非恒定流的有限元数值解法

本文从Галёркин加权余数法出发,导出一维非恒定流的有限元数值计算模式,不仅可以用于一般明渠和河网情况下的水力计算,更可与二维非恒定流进行联合运算以克服一般所采用的有限差分法的不足.本模式在空间方面,采用二节点拉格朗基线性单元,而在时间方面,采用加权差分,属于无条件稳定,其计算模式与六点隐式差分格式相当.本模式曾以长江下游段的实测资料作为对比验算,所得结果与实际情况有较好的吻合.     

调压室水位振荡的一种数值解

本文提出的调压室水位振荡数值解,是将调压室非恒定流的基本方程化为隐式差分格式,再用迭代法求解,其特点是便于电算且精度较高。计算中考虑了各种水头损失及导时逐渐启闭情况,可供阻抗式、圆简式和双室式调压室,进行水位振荡计算时使用。