长江上游干支流交汇河段水流数学模型研究及应用

采用有限体积法,针对长江上游干支流交汇河段复杂的水流运动特点,采用贴体正交曲线坐标克服了干支流汇合处河道边界形状复杂的困难,建立了正交曲线坐标下的平面二维水流数学模型.以长江上游涪陵河段为例,进行了水面线、断面流速分布等的验证计算.验证结果与实际符合较好,表明该模型能准确模拟该河段水流运动规律,不仅可以用于该河段复杂水流运动规律的模拟,对其他类似河段数值模拟亦具有借鉴意义.     

振荡流底边界层运动的数值研究

将大涡模拟法简化为二维形式,利用SGS格子涡模型封闭二维Navier-Stokes方程水流运动方程组,得到平底振荡流动边界层立面二维水流数值模拟,控制方程采用SMAC法求解,计算结果与水槽实验的实测资料比较较表明,该模型能够模拟振荡流边界流动特性,并进一步讨论了振荡流边界的紊动特性沿垂线分布和随相位变化的情况。     

利用二维水流水质数学模型优化金山湖引水方案

运用二维水流水质数学模型,以流速分布均匀性、滞水区面积和置换率为判别标准对规划中的金山湖进行了引水方案的优化.通过对模拟结果进行分析,确定了最优方案.     

长江中游微弯分汊河道水流数学模型研究及应用

采用有限体积法,针对微弯分汊河段复杂的水流运动特点,建立了正交曲线坐标下的平面二维水流数学模型。以长江中游马家咀河段为例,进行了水面线、断面流速分布等的验证计算,验证结果与实际符合较好,表明该模型能准确模拟该河段水流运动规律,不仅可以用于该河段复杂水流运动规律的模拟,对其他类似河段数值模拟亦具有借鉴意义。     

基于二维浅水方程的溃坝水流数值模拟

针对溃坝水流的特点, 提出了一种基于二维浅水方程的数学模型, 对溃坝水流进行数值模拟研究. 模型采用二阶leap-frog格式和一阶迎风格式相结合的有限差分格式进行数值离散, 计算网格采用时间和空间交错网格. 在模型建立完善的基础上, 对模型进行一维和二维的数值验证, 主要算例包括:下游有水的溃坝洪水理论解, 带有三角形障碍物的一维溃坝模型试验以及二维溃坝数值模型试验. 通过与理论解和实测值比较, 结果表明模型具有良好的稳定性以及模拟间断水流和处理动边界问题的能力.     

密度分层流中的浮射流模拟

以垂向密度变化的环境流体为背景,采用k ε紊流模型,建立了垂向二维浮射流的数值模型.模型的求解采用有限体积法和SIMPLE算法.针对密度分层流中的浮射流实验,对垂向密度呈线性变化的垂直浮力射流进行了数值模拟,得到射流的密度场、射流轨迹、稀释度和射流宽度等的分布规律.通过数值模拟和实验结果的对比分析表明,两者吻合较好,所建立的垂向二维浮射流紊流模型能够比较精确的模拟分层环境中浮射流的水流状况和射流进入环境流体的混合状况.     

基于NASA—VOF模型的二维溃坝水流冲击丁坝流场模拟

建立了一种基于VOF自由面追踪方法的NASA-VOF数值模型,并运用该模型模拟溃坝水流的演进过程,将数值模拟结果与实验结果进行比较,结果表明NASA—VOF数值模型可良好地实现二维溃坝水流自由面的追踪．之后运用NASA—VOF模型数值模拟二维溃坝水流冲击丁坝流场,并与实验结果进行比较,结果表明NASA-VOF模型可较为精确地模拟二维溃坝水流冲击丁坝流场的演化过程．     

重庆双碑嘉陵江大桥桥区平面二维水流数值模拟

从平面二维水动力学方程组出发,根据有限元Galerkin加权余量法离散模型方程组,并利用Newton-Raph-son迭代法求解,成功地模拟了重庆双碑嘉陵江大桥桥区河道水流流场.经综合分析,得出大桥的建设对通航水流的影响很小.     

冬季引水明渠冰盖生长的数值模拟

冬季寒区引水明渠的结冰问题会影响河道的运行和管理,文章利用热力和水力耦合的数学模型对不同条件下二维渠道内的冰盖生长进行数值模拟,通过改变水流速度、气温、水深以及风速的大小分析形成的冰盖厚度;根据数值模拟结果,得出了寒区引水明渠冰盖厚度的增长规律与冰盖形成后水流速度场和温度场的分布规律,以及不同因素对渠道结冰的影响程度.     

二维流场模拟的矩阵标识法

采用二分步法，从积分型方程出发，在有限控制体上建立守恒型差分格式，对二维浅水波方程进行求解。求解线性代数方程组采用矩阵标识法，提高了计算效率，特别适合于流域大尺度水流的模拟。计算网格采用无序编码方法，灵活方便。算例表明，本文方法能够模拟宽广湖泊一类大尺度的二维水流。     

近海赤潮消亡后水体缺氧的预测与生物防治方法初探

福建省东山县八尺门网箱养殖区发生中肋骨条藻赤潮期间,跟踪监测赤潮消亡过程及消亡后DO的变化,同时采用室内模拟的方法观测.研究江蓠对赤潮消亡后水体DO的影响.结果表明:江蓠可以减缓赤潮消亡后出现的水体缺氧;采用室内模拟的方法可以预测海区赤潮消亡后DO的变化趋势.     

污水在海湾中污染扩散的数值模拟

用ADI方法模拟了海湾中的潮流场,计算了污水排入海湾时的浓度．结果表明,湾内流场呈往复流状态,与实际流动情况基本一致;湾顶的污水浓度大于湾口污水浓度,浓度值从湾顶向湾口方向逐渐减少;落潮时海内的污水浓度大于涨潮时的污水浓度．     

基于长期验潮数据的海平面预测方法与案例应用

在充分考虑长时间序列潮位具有周期性、趋势性和随机性特征的基础上, 建立一套基于随机动态预测模型的海平面变化分析方法。模型中的周期项模拟首次采用小波分析与谱分析相结合的方法; 趋势项采用逐步回归法拟合; 残差序列采用自回归移动平均混合模型进行拟合; 三项叠加建立随机动态预测模型, 参数的确定采用非线性最小二乘迭代法。应用塘沽验潮站57年的月平均海平面高度数据进行案例分析, 通过实测数据验证和预测精度统计学检验, 表明此方法对海平面变化的模拟与预测具有较高精度, 可为海平面上升预测研究提供有效可行的借鉴与范例。     

基于Copula函数的暴雨潮位组合分析

基于1959—2010年滁河中下游暴雨资料及南京下关站潮位资料,采用Copula函数建立不同重现期下滁河中下游年最大1 d、3 d、7 d暴雨与其相应时间段长江最高潮位的联合分布函数,计算超过某一设计值的暴雨与各个量级潮位、超过某一设计值的潮位与各个量级雨量的遭遇概率。计算结果与南京市城市防洪规划中的结论相近,表明计算方法合理可行,可为暴雨潮位组合计算提供参考。     

潮汐力的连续性特征

将地球的潮汐力分解为两个分力 FC1,FC2 ,在黄道坐标系内分别讨论其连续性特征 ,针对各分力振幅的连续性俯视特征 ,映射出各潮汐分力的全球性特征分布 ,进而讨论了各个特征曲线交点的属性 ;在直角坐标系内研究了海潮等振幅曲线的表示方法 ,论述了潮汐振幅极大点在地球公转过程中的位置变化 ,及在自转过程中的时间、地点变化特点 .最后指出 :1由潮汐分力导致潮汐波的振幅具有对称性 ;2潮汐等振幅线为环形线 ;3海潮极大点的绝对振幅主要受所在海域的海水质量控制 ;4大气、地幔潮汐振幅的连续性特点与海潮具有相似性 .     

基于差分进化算法的重力固体潮信号独立分量分析

为了提取出重力固体潮信号中的独立谐波成分,基于地球自转与月球、太阳相对于地球轨道变化的正交关系建立一个天体间引潮力的分解模型.为了实现对三者所产生的潮汐谐波的分解,将差分进化算法用于独立分量分析中,用以提高整个算法的效率,改进实验的观测精度,从而更有效的得到与该模型相一致的独立成分.实验中,对昆明地区的实测信号进行了处理并与理论值进行了对比,结果表明,该方法可以将重力固体潮信号中各潮汐谐波分量间关系揭示出来且与分解模型相对应,各分量所含的频谱信息与理论值相一致,说明该方法是一种有效的、对重力固体潮信号进行独立分量分析的新方法.     

蜿蜒河道水流数值模拟及其应用

在蜿蜒河道的水流计算模拟中,提出了以水深为权重的质量集中有限元方法,改进了河床横断面高程变化剧烈的不稳定计算模式.以此方法建立了二维蜿蜒河道水流数学模型,模拟了飞云江中下游河道枯、丰水期大、中、小潮的流动形态,与实测水位、流速和流向资料相比吻合良好.     

基于中频雷达探测资料的中层大气潮汐

利用Lomb—Scargle周期图法和谐波拟合法分析武汉中频雷达试验站2002年2月6日到3月6日的探测数据，水平风场的LS功率谱显示武汉上空存在很强的24h潮汐波动，在某些高度上还会出现较强的12h和弱的8h潮汐。24h潮汐是中层顶区域主要的潮汐成分，谐波拟舍的方法表明，24h潮汐的振幅在88km达到最大，并且其能量是向上传播的。     

两株溶藻细菌对棕囊藻溶藻作用的原子力显微镜研究

细菌在赤潮生消过程中起着重要的作用.课题组从珠海赤潮发生海域采集的11株细菌中分离、筛选出2株具有显著溶藻效果的细菌.用原子力显微镜研究结果表明,2株细菌均属杆菌,形态明显不同,均可作用于球形棕囊藻,导致藻细胞破裂和胞内物质溶出而死亡,达到治理棕囊藻赤潮的目的.     

广西近海海上溢油应急预报系统开发与应用

为解决目前海上溢油漂移扩散计算复杂,不适用于应急处理业务化应用的弊端,通过数学模式,结合Windows可操作界面,构建广西近海海上溢油应急预报系统,并以钦州湾为例对系统进行应用。结果表明,涨潮、落潮时刻发生溢油时,油膜向茅尾海和钦州湾外湾方向漂移距离分别约为17.5 km和17.9 km。涨潮时刻发生溢油时,油膜扩散面积较落潮时小,扫海面积则先小后大。风对溢油漂移扩散结果有显著的影响,不同风向下的油膜漂移方向、影响区域有明显的区别。该系统具有方便、准确以及操作界面友好的特点,可为广西近海海上溢油事故防范、预警预测、应急处理、生态环境损害评估等提供科学依据。