青岛大沽河口泥沙数值模拟研究

基于圣-维南方程和悬沙输移及沉积的基本关系,采用隐式和显式相结合的方法,建立了河口尾闾段泥沙数学 模型,并成功地模拟了青岛大沽河河口段的冲淤演变规律.     

沿程起旋螺旋流流场的数值模拟

螺旋流的特性已逐渐从物理模型中被揭示出来,而运用数值模拟的方法研究圆管螺旋流速度场、压力场特性及其分布规律是解决工程运用螺旋流排淤的关键,本文采用交替方向的隐式格式（即ADI法）离散方程,并利用追赶法求解代数方程组,得到了圆管螺旋流速度场,压力场的分布规律。为下一步研究螺旋流输送提供了有力的依据。     

复式断面河道水流泥沙数值模拟

建立了复式断面河道一维扩展水流、泥沙数值模型,并且对阳泉治理河段的水流、泥沙情况进行了计算。计算结果与试验结果相比符合较好,说明了一维扩展水沙模型在实际工程上应用的可行性     

水流和泥沙问题数值模拟与工程应用

建立一种计算对流占优及强间断问题的高分辨率格式 ,该格式与流动微分方程的离散过程相互独立 .通过离散系数的重构 ,达到提高精度避免数值振荡的目的 ,可方便地应用于多维与非结构化网格系统 .与溃坝问题的理论解吻合良好 ,并在实际工程应用中进行了验证对比 .对水流、泥沙问题的数学模型及数值模拟的自动化与可视化进行了探讨     

黄河三角洲洪、枯季泥沙冲淤的数值模拟

本针对黄河三角洲海岸潮间带广阔、黄河入海水沙变化剧烈、近岸及河口区水动力条件复杂的特点，建立了1个潮流作用下的平面二维动边界全沙数学模型。动边界的处理采用窄缝法，并利用此模型对黄河三角洲洪、枯季时悬沙分布以及底床的冲淤进行了数值模拟，进而据此探讨了黄河三角洲洪、枯季的冲淤变化规律。     

考虑河床泥沙淤积的滑坡涌浪数值模拟

采用RNG k-ε紊流模型与VOF方法对散粒体滑坡涌浪进行数值模拟。通过与已有试验结果对比分析,发现数值模拟得到的滑坡体水下初始堆积形态、首浪高度与试验结果吻合度较好。目前针对河床泥沙淤积下的滑坡涌浪研究较少,基于此,本文建立了不同淤泥厚度及颗粒直径下滑坡涌浪的三维数值模型,分析了滑坡入水后涌浪高度、水位空间分布及泥沙流态变化。结果表明：初始涌浪高度随淤泥厚度增加先减小后增大,随颗粒直径增大而增大。     

大丰港深水航道潮流泥沙数值模拟

深水航道开挖后回淤问题一直困扰航道建设和港口发展的突出问题.建立大丰港深水航道水沙数学模型,通过实测资料对模型进行验证,研究深水航道实施后的潮流泥沙运动规律,分析流场特征和航道淤积分布,探究航道在极端天气下骤淤情况.得到如下结论:航道内水流流态平顺;航道年回淤强度为0.31～1.93 m/a,年平均回淤强度为1.32 m/a,总淤积量为1199.2万m3;极端大风条件下,航道7 d平均回淤强度低于0.10 m,辐射沙洲的掩护作用以及航道内水动力较为强劲,且主流向与航道轴线基本一致,航道并未出现严重的碍航骤淤现象,但应注意大风带来的局部航段回淤问题,尤其是与航道交角较大的风向给航道淤积带来的影响.     

广州珠江感潮河网水流泥沙数值模拟

 基于EFDC模型,构建了广州珠江河网三维水动力与泥沙数学模型。通过1999年7月和2001年2月典型洪、枯季实例验证,表明模型能够较好地反映广州珠江河网水流及泥沙输运过程。输沙过程模拟结果表明,平洲水道至后航道是悬浮泥沙输移的主要路径;冲淤模拟结果表明,21世纪初期广州珠江河网主要表现为“枯冲洪淤”特点,并且河网呈缓慢淤积趋势,年均速率约为2.0 cm/a。各河段中,南航道、沥滘水道是主要的淤积河段,而沙贝海、前航道上段及新造水道是主要冲刷河段。     

太湖风生环流及黏性泥沙输运的三维数值模拟

太湖水体浊度是浮游植物接受光照强度的重要影响因子,而浊度主要受到悬浮泥沙浓度的影响.综合风生流及波浪两方面的因素,采用三维风生流泥沙输运模型对太湖泥沙输运进行了数值模拟研究.将模型模拟结果与实测太湖风生环流及太湖含沙量资料进行了对比分析.验证结果表明,三维风生流泥沙模型基本反映了太湖风生环流及泥沙输运的特点,能为太湖水生态系统模拟提供技术基础.     

东海沿岸潮致上升流的数值模拟

卫星照片显示东海沿岸存在一条狭长的低温水带，这是上升流将外海深层低温海水带到近岸表层所造成的现象。本文从潮汐因素探讨上升流产生的原因。对东海沿岸海域Ｍ２分潮进行三维潮流数值计算，得出的各层水平余流和垂直余流表明，由于潮汐非线性效应和海底地形的影响，能够在中国东海沿岸产生一条狭长的上升流带。     

环台湾岛海域M2分潮特征的数值模拟

利用９７版ＰＯＭ模式对环台湾岛海域Ｍ２分潮作了分辨率较高的三维数值模拟。在较准确地模拟了潮汐分布的基础上,研究了Ｍ２分潮流椭圆分布、最大流同时线分布以及潮流场结构。结果表明,环台泫岛海域的Ｍ２潮波主要为大洋传来的胁振潮,台湾海峡为强潮区;Ｍ２分潮最大流同时线在海峡中部形成密集区;构成海峡潮波系统的两支潮波中嵫支潮波的强度远大于南支潮波,其影响范围可以到达台湾浅滩南缘,但两支潮波影响范围并没有达到“     

三峡库区细颗粒泥沙淤积及一维数值模拟研究

三峡蓄水后入库水沙条件发生新交化,基于实测资料采用输沙法计算库区细颗粒泥沙淤积量,2003～2012年库区总淤积量为14.37×108t,粒径小于0.016mm的细颗粒泥沙淤积量占比为60.7％.采用传统的一维水沙数学模型模拟粒径大于0.016mm的泥沙淤积量与实测值相符,而小于该粒径的泥沙淤积量明显偏小,此类细颗粒泥...     

平潭竹屿湾潮流泥沙运动特征的数值模拟分析

基于非结构网格FVCOM模型构建平潭竹屿湾潮流泥沙计算模型,开展竹屿湾附近海域潮汐潮流、悬浮泥沙输运模拟计算,分析其潮流泥沙的运动特征。模型计算结果显示,海坛海峡内潮波为前进波,潮流与潮位变化同步,但竹屿湾内的潮波为驻波;海坛海峡内大潮、小潮期间垂线平均悬浮泥沙浓度差别较小;现状条件下海床的年最大冲刷强度约为10 cm·a-1。实测数据与模拟计算结果的对比研究表明,模型可以较好地模拟竹屿湾附近潮汐潮流和泥沙的运动特征;竹屿湾海床总体稳定,可能是周围工程建设和人工采砂导致竹屿湾海床局部发生冲淤。     

电离作用下黏性细颗粒泥沙絮凝沉降数值模拟

基于分形理论构建泥沙颗粒的絮凝沉降模型,从三维角度动态模拟絮团在布朗运动、颗粒静电力和重力作用下的发育、沉降过程.研究结果表明:絮团形态与泥沙颗粒的表面电荷量有关,电荷量越大,絮团形态越开放;不同带电量泥沙颗粒的絮凝速度与沉降速度具有差异性,表面电荷量越大絮凝沉降速度越缓慢;泥沙颗粒的带电量对絮团平均粒径分布有显著影响,不同带电量下絮团达到最大直径所需时间不同.研究成果进一步揭示了天然河流中黏性细颗粒泥沙絮凝现象的内在机理.     

东中国海M2分潮的数值模拟

利用伴随同化法得到的开边界和底摩擦数据,数值模拟了渤黄东海的M2分潮。计算出M2分潮调和常数的模拟值与实测值之差的绝对平均值:振幅差为3.46cm,迟角差为3.89°。得到M2分潮的潮汐潮流等结果,较好地反映了东中国海M2分潮的特征。     

北部湾潮汐数值计算参数的试验

选不同的海底摩擦系数以及水平湍流摩擦系数,对北部湾的ki分潮进行了数值模拟试验。结果表明,当底摩擦系数取0.002~0.003,而水平湍流摩擦系数取1×10²~5×10³ m²/s时其模拟结果与实测潮波系统比较吻合。潮波动力学方程中的底摩擦项对数值结果影响较大,而水平湍摩擦项对数值结果的影响不甚明显。     

水中泥沙颗粒聚集的二维数值模拟——单体凝聚模型

泥沙颗粒聚集形成絮体是高浊度水混凝处理过程中的中心问题.采用单体凝聚模型在二维空间内对泥沙絮体的生长过程进行了数值模拟,并运用分形理论对模拟絮体进行了性质分析,得到了粘附概率、粘附位置、运动路径和颗粒数量等因素的影响规律.研究结果表明,数值模拟能够成功用于水中泥沙颗粒聚集过程的研究;准确控制一些试验研究中无法考察的影响参数,是对水中泥沙颗粒聚集过程研究技术的有效补充和新的研究途径.     

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。     

大风江典型工程流场变化特征及悬浮泥沙扩散数值模拟

悬浮泥沙扩散会导致局部海域悬浮物增加,对区域海洋生态环境造成一定影响。本研究以大风江大桥为例,基于MIKE21模型分析了大风江潮流场变化和悬浮泥沙扩散特征。结果表明,大风江以往复流为主,涨急时最大流速为0.80m/s,落急时最大流速为0.89m/s,落急流速(平均流速为0.42m/s)大于涨急流速(平均流速为0.28m/s)。大桥建设对大风江的流场影响有限,主要影响范围为桥的东北端海域。当悬浮泥沙在低潮释放时,落潮期间浓度10mg/L的包络面积(10.11km²)远大于涨潮期间的包络面积(1.10km²)。同时落潮时最远扩散距离为7.15km,涨潮时最远扩散距离为2.69km。悬浮泥沙的扩散会对周边海域的水质造成一定影响,因此建议控制施工规模并采取防污帘等措施来减少悬浮泥沙扩散。