城门洞断面形状对其动能修正系数影响的研究

为了研究城门洞断面形状对动能修正系数的影响,基于纳维-斯托克斯方程以及标准κ-ε湍流模型,采用数值模拟结合理论分析的方法,计算了不同高宽比以及拱顶圆心角下的动能修正系数.数值计算结果与试验数据较为吻合,验证了数值计算方法的可靠性.计算结果表明:当高宽比(h/B)为0.5、拱顶圆心角θ在150°~180°之间时,动能修正系数最小,即洞内流速分布最均匀.研究结果为输水工程的导流洞设计提供了理论参考.     

太原市汾河治理工程泥沙冲淤分析

利用一维全沙数学模型，对10年设计水沙系列及稀遇洪水进行泥沙计算．分析了太原市汾河河道治理工程的演变规律，提出了淤积处理措施。     

汇流比对U形弯曲交汇河道中污染物离散系数的影响

针对弯曲河道交汇区污染物离散系数的分布特征进行研究,通过建立U形弯曲交汇河道水气两相流数学模型,进行交汇区水动力数值模拟。数学模型经试验数据验证后,模拟分析了不同汇流比对弯道交汇区水流结构和离散特性的影响,离散系数采用二维离散张量法进行计算。结果表明,支流入汇导致交汇断面附近纵向和横向离散系数达到峰值,该峰值随着汇流比的增大而增大;横向离散系数沿程分布呈现单峰结构,纵向离散系数沿程分布呈现双峰结构。     

求一维无限深势阱能级和波函数的一种新方法

一维束缚态无简并波函数总可以取成实函数。对于一维无限深势阱薛定谔方程,通过数学变换,它的通解的待定系数局限在实数域里取值,避免了计算过程中需要讨论通解的待定系数为虚数的情况。     

尼尔基水库一维水质模拟研究

尼尔基水库位于黑龙江省与内蒙古自治区交界的嫩江干流上,是国家重点建设的水利枢纽工程。以尼尔基整个库区作为研究对象体。根据尼尔基水库河道型特点。开发了一维非恒定水流水质数学模型。利用稳定性比较好的四点隐格式有限差分法进行模型数值求解。以主要污染指标BoD5、DO为例。介绍了尼尔基水库一维水流水质数学模型的开发、研制过程。模型中充分考虑了尼尔基水库建成前后水流条件巨大变化对库区水流水质的影响。对主要水质模型参数,如污染物纵向离散系数、有机污染物衰减系数和大气复氧系数等建立了与水流条件相关的经验关系式。建立的数学模型经过尼尔基库区江段长河段水文水质和污染源同步观测资料验证,具有较高的模拟精度,可为预测尼尔基水库水流水质总体变化趋势提供技术支持。     

非稳定变应力下疲劳强度计算的等效循环次数法的修正

对疲劳强度理论中的等效循环次数Nv的计算和寿命系数KN的取值进行了讨论,指出了存在的问题,并对这两个系数的计算和取值进行了修正.进一步完善了规律性非稳定变应力下的疲劳强度理论.     

高超音速湍流边界层气动热计算中湍流模式的改进†

湍流的工程计算主要依靠湍流模式, 而对于高超音速湍流边界层, 气动热的准确计算迄今还没有很好的解决. 文中以超音速及高超音速小钝头锥湍流边界层为对象, 用直接数值模拟(DNS)方法和BL模式计算了同样的7个算例, 比较了二者气动热计算的结果, 发现产生差别的原因是在模式中对涡导热系数与涡黏系数严格成比例的假设是不合理的. 在理论分析的基础上, 提出了在湍动能峰值附近对涡导热系数加以修正的方法, 在所算的7个算例中证实了修正的有效性.     

高超音速湍流边界层气动热计算中湍流模式的改进

湍流的工程计算主要依靠湍流模式,而对于高超音速湍流边界层,气动热的准确计算迄今还没有很好的解决.文中以超音速及高超音速小钝头锥湍流边界层为对象,用直接数值模拟(DNS)方法和BL模式计算了同样的7个算例,比较了二者气动热计算的结果,发现产生差别的原因是在模式中对涡导热系数与涡黏系数严格成比例的假设是不合理的.在理论分析的基础上,提出了在湍动能峰值附近对涡导热系数加以修正的方法,在所算的7个算例中证实了修正的有效性.     

A320撞击刚性靶体的数值模拟及冲击载荷工程模型验证

利用通用显式动力学分析程序LS-DYNA模拟了空客A320与刚性靶体的碰撞过程,获得了飞机以不同速度撞击时的冲击载荷.通过与修正的Riera公式计算的冲击载荷对比,确定了Riera公式和冲击载荷工程模型中修正系数α的取值,并获得了α与撞击速度V₀的对应关系.根据飞机的压损载荷冲量与冲击载荷冲量之比,确定了冲击载荷工程模型中冲击载荷系数γ的取值,并获得了γ与撞击速度V₀的对应关系.工程模型与数值模拟计算的冲击载荷曲线吻合较好,验证了冲击载荷工程模型的合理性,为空客A320及相似结构飞机的冲击载荷曲线计算提供了依据.      

非稳定变应力下疲劳强度计算的等效循环次数法的修正

对疲劳强度理论中的等效循环次数Nv的计算和寿命系数KN的取值进行了讨论，指出了存在的问题，并对这两个系数的计算和取值进行了修正。进一步完善了规律性非稳定变应力下的疲劳强度理论。     

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.     

河道三维错层的水流泥沙数学模型

应用垂向坐标变换,结合水平有限元、垂向有限差分的分层方法建立了河道拟三维水流泥沙数学模型．对过流断面变化剧烈的河段提出了错层计算方法,弥补了同层网格垂向落差较大的分层模型缺陷．利用水流泥沙理论解对模型计算结果进行了验证．采用该模型对海河下游河段穿河隧道施工过程中主体隧道悬浮于主流区时的水流泥沙情况进行了数值模拟,流速模拟结果与半理论半经验公式估算结果基本一致,为明渠流和河道中悬浮建筑物下压力流的混合计算提供了一种新的计算方法,拓展了三维分层水流泥沙数学模型的应用空间．     

准二维非恒定非均匀泥沙数学模型

在一雏非恒定非均匀泥沙数学模型研究的基础上,提出了可以模拟横向冲淤变形以及河宽变化的准二维非恒定非均匀泥沙数学模型．将横断面沿河道流向分成若干个流管,对每个流管利用非耦合法分别求解水流方程和泥沙方程．运用Preissmann四点偏心隐式格式对水流连续方程和运动方程进行离散,并用追赶法求解．采用迎风格式将悬移质连续方程离散成差分方程求解．根据最小能耗率原理,判别河床冲淤变化方向,以确定河宽是否变化、该模型弥补了以往大多数准二维泥沙数学模型只能按等流量划分流管,且只能模拟恒定流、均匀沙、固定河宽情况下的河床冲淤变化的缺陷．利用青铜峡水库实测的水沙资料,对所建立的模型进行了验证,计算结果与实测值吻合良好．     

太浦闸洪水风险图编制中溃闸洪水计算分析

考虑到同步模拟太浦闸溃决和洪水演进的困难以及洪水风险信息管理系统可视化和数据调用的效率,对太浦闸溃决处的洪水演变过程由水量平衡原理进行概化模型计算,然后通过一维水动力模型计算得太浦闸溃闸后太浦河堤防3处易溃堤处同时溃决的流量过程作为二维水动力模型的边界条件来模拟洪水在泛洪区的演进.研究结果表明:太湖与太浦河河道之间的概...     

悬移质不平衡输沙模型的特征

为探求悬移质不平衡输沙过程中水流运动、泥沙输运及河床变形的相互作用机制,完善一维水沙数学模型的基本理论并使其具有更广泛的应用性,基于双曲系统特征理论及奇异摄动理论系统研究了一维悬移质不平衡输沙模型的特征值、特征向量及特征关系,并通过渐进展开方法推求了一维耦合水沙数学模型的特征值.研究结果表明:现有多数模型在特征上无法耦...     

整治工程影响下大清河航道水流泥沙冲淤分析

基于实测资料对大清河航道的水动力及泥沙特征进行了分析,从水流连续性方程,泥沙运动方程出发,建立了水动力泥沙二维数学模型,在此基础上对典型水沙条件下河道内水流、泥沙运动、航道选线及淤积预测进行了模拟研究。重点分析了工程整治后河道内流态、地形变化对航道冲淤的影响,对航道整治工程进行了评价。研究表明,大清河泥沙运动主要受径流携带的泥沙,河道地形影响,航道工程整治后仍保持上冲下淤的态势,水流归槽效应是航道主槽淤积的主要因素。     

崖门口外围垦与潮汐水道稳定性分析及数值计算

提出了河口围垦工程二维流场计算与上游河网一维计算联网的整体数学模型，解决了二维计算中围垦工程对口门外界水流的反馈影响，结合崖门出海航道围垦工程方案的数值计算，将Ｐ－Ａ关系用于口外围垦与通航水道的稳定性分析中，对围垦工程可能对出海航道产生的作用和影响进行了具体的计算分析预测。     

水深对SIMPLE算法收敛特性的影响分析

SIMPLE算法应用在河道平面二维水流计算中,当水深较小时,经常出现收敛很慢,甚至不收敛的情况。针对这一问题,应用理想的矩形棱柱河槽进行数值试验,得到水深逐渐降低时,迭代计算的收敛特性,以及计算发散时水深与地形的线性关系,对实际工程计算中地形的前期处理有一定的参考价值。     

太湖水网地区河网调蓄能力分析

平原地区一般河网密度高,河道比降小,水流流泄不畅,极易造成内涝灾害.但由于河流众多,水面面积大,河网的调蓄能力也相当可观.以太湖流域1991年特大洪涝灾害为例,采用河道非恒定流的计算方法,分析太湖河网的调蓄水量.经计算表明,太湖流域的河网调蓄水量约为太湖调蓄水量的50%,对缓解太湖洪涝灾害起着重大的作用