大江河口三维非线性斜压水流盐度数学模型

本文建立了河口三维非线性斜压水流盐度数学模型。该模型通过。坐标变换，使整个水域垂直方向可采用相同的分层。基于过程分裂法，将三维流动分成表面重力波（外模式）和内重力波（肉模式）。外模式采用改进型双步全隐有限差分DSI法进行计算，内模式利用欧拉-拉格朗日公式，改进三维垂直方向隐式格式，减小了数值耗数，提高了计算精度及稳定性。该模型应用于长江口三维盐水入侵计算，结果表明水流盐度分布与实测一致。     

波-流共同作用下令仃洋三维盐度数值模拟

为了研究伶仃洋内盐度的输移运动规律,建立了三维斜压盐度数学模型。模型考虑了径流、潮流及波浪场作用下的盐度输运,波浪的影响通过三维辐射应力和波一流共同作用底应力反映。采用平面正交曲线坐标和垂向σ坐标对复杂边界和地形进行了较好的拟合,方程采用守恒有限差分法离散,并采用内外模式分裂技术求解,水平动量方程的求解采用了“预测”、“校正”相结合的方法以保证内外模式所求流速值的一致性。应用枯水期伶仃洋大规模同期实测的水位、流速和盐度资料对模型进行了验证,计算值与实测值吻合较好,表明了模型对伶仃洋水流、盐度运动规律模拟的可靠性。     

海岸带三重双向嵌套三维环流数值模型及其应用

在极坐标条件下，考虑流体等密度面的斜压性，建立了具有4阶精度的三重双向嵌套海洋环流三维原始方程数值模型，模型垂直方向采用z坐标不均匀分层，具有完全非线性和计算效率高的特性。嵌套系统由大模型（19km）、中模型（6km）和小模型（2km）嵌套而成，上一级模型为下一级模型提供动力和边界条件，且下一级模型将自己的动力要素反馈给上一级模型，各模型间相互作用相互交换资料。在具体实施时，每一个模型占用一个CPU，实行同步计算，三模型间每天交换信息一次。模型用体积输送流函数、不同水深处实测海温过程等资料进行验证，在此基础上，应用模型计算了西加勒比海及海岸带浅水区的水流分布特征、温度和盐度分布。计算结果表明，加勒比西海岸带的海流具有明显的季节性变化过程。     

长江口盐水入侵数值模型研究

本文利用ECOM模式建立了一个长江口水动力盐度三维数值模型。当水底地形变化比较剧烈时，原ECOM模式中水平扩散项的计算就可能产生虚假的流场和物质输运，所以文中首先对ECOM模式物质输运方程的水平扩散项计算方法进行改进，采用返回z坐标系计算，离散变量利用σ层二次Lagrange插值得到。对于改进方法，文中采用Huang＆spaulding提出的数值试验进行验证，证明此方法大大地提高了水平扩散项的计算精度。改进模型采用长江口实测水文资料进行率定验证，计算和分析了南北槽垂向盐度分布和盐水通量过程，结果表明，模型能较好反映测点盐度变化过程，也能较好地模拟出垂向表底层的盐度差异。     

三维瞬态水面长波的非线性计算

本文根据Wu的方程,对三维非线性瞬态水面长波作了计算。对无限边界问题,提出了一种处理开路边条件的方法。它无需在有限的边界上人为地指定波的传播方向,即不要求假定波的传播方向与边界垂直或近于垂直,而是取毗邻的内点和边界点波动方向,作为边界点上波的传播方向。算例表明,这样的开路边条件能将内区来的波吸收而无明显反射:符合辐射条件的要求     

潜射导弹水下垂直自抛发射过程研究

研究了潜射导弹水下垂直自抛发射过程中的复杂多相流动问题。采用多相流mixture模型，考虑了流体的可压缩性、黏性、重力作用、气水掺混效应和能量交换等各项因素。应有限体积法（FVM）和Simple算法，求解气水两相混合介质的RANS方程和standard k-ε湍流模式。运用自编UDF模块和动网格技术，实现了导弹出筒过程中弹体运动与气水流场的耦合求解。计算结果揭示了潜射导弹水下垂直自抛发射过程中发动机喷管和发射管内复杂多相流动的演化、流场结构和流体动力特性。     

小湾高拱坝拱座稳定三维极限分析

小湾岩体存在两组垂直结构面和一组倾向河道的卸荷裂隙。拱座稳定存在着沿拱推力方向的重力方向组合的空间滑动模式。本文首先介绍了一个建立在塑性力学上限定理基础上的边坡稳定分析三维极限分析方法，并使用这一方法计算小湾拱座的稳定安全系数，获得比较符合的稳定分析成果。     

伶仃洋盐度高度层化现象及盐度锋面的研究

根据1999年7月实测资料，首次发现珠江口伶仃洋出现盐度高度分层的现象。本文对实测资料进行了分析，并运用三维斜压模型对该区域进行了数值模拟，模型采用垂向最小0．5m的高分辨率计算模拟盐度高度分层现象。模拟结果与实测资料基本吻合，并很好的反映出伶仃洋盐度高度层化现象整体分布，给出了计算模拟的盐度锋面。     

非结构网格FVM模型及崖门水道三维模拟研究

模型采用二维三角形网格、三维四面体网格的非结构网格形式,利用有限体积法离散控制体积内积分后的控制方程.通过求解沿水深积分方程作为外模式计算水位,垂向采用坐标系简化表面和底部边界条件,求解三维浅水运动控制方程,计算流速垂向分布.将模型用于崖门水道三维潮流场的计算,利用实测资料对计算结果进行了验证,并对该潮汐河口水动力流场分布及控制因素进行了分析探讨.     

近海环流三维样条分层有限元模式

本文提出了一种三维环流数值模式,垂直方向用三次样条插值,水平方向用有限元模拟。随后作了三个模型计算,第一个模型是计算矩形域风生流;第二个模型计算扇形域的潮流流动;第三个模型是一个实际的算例:伶仃洋潮流的计算,计算结果令人满意。     

江口水电站坝址区三维渗流计算分析

 针对江口水电站坝址区地质条件，在水平和垂直方向同时进行了渗透性分区；采用三维有限元法，并考虑了岩体各向异性的特点和降雨入渗补给边界，对坝址区渗流场进行了计算分析。该计算模型能真实反映实际情况。通过计算，论证了现有防渗帷幕和排水设计方案的明显渗控效果，同时为设计提供了可靠的依据。     

疏浚引起泥沙扩散的三维数值模似

本文用破开算子法对三维泥沙扩散问题建立了数值模型，对破开后的四个微分方程分别采用不同的差分格式进行计算，利用垂向坐标变换技术，使垂直方向网格划分更有利于泥沙扩散物理过程的描述，避免了底边几何形状不规则所造成的计算复杂和不稳定，该模型应用在镇海某原油码头疏浚引起泥沙扩散对周围地区的影响上，取得有价值的成果。     

利用非结构化网格三维模型探讨桥墩 周围流动现象

本文简要介绍了一种基于非结构化网格的三维水动力模型，模型采用有限体积法的思想，考 虑水流垂直方向流速，建立三维水动力控制方程。引用通量差分分裂(Flux Difference Splitting)算法对 控制方程进行了数值求解。最后基于该模型建立了日本川上河上的包含两个桥墩河段的三维水动力模 型。通过模拟计算，对两个桥墩周围的流动状态进行了分析。结果表明，该模型能够体现复杂情况下 桥墩周围的流动现象。     

双重介质中有限导流垂直裂缝井试井模型求解的新方法

在T.A.Blasingame等人提出的均质油藏中有限导流垂直裂缝试井模型（TPR）的基础上采用Laplace变换与反演技术,完成了双重孔隙介质中有限导流垂直裂缝井试井模型的求解新算法.讨论了介质间窜流、弹性储容比、裂缝导流能力及外边界条件对压力动态的影响,结果表明：用该方法计算的结果与经典的双重介质垂直裂缝井模型一致.这种算法计算速度快,精度满足要求,可用于现代试井分析的自动拟合中.     

珠江三角洲一维盐度与三维斜压耦合模型

本文将珠江三角洲河网区、河口区以及近岸海域视作一个整体,耦合一维盐度模型与三维斜压模型,并在连接过程中考虑三维模型的分层边界条件,从而构建了珠江三角洲的耦合斜压模型。采用1999年7月和2001年2月的实测资料对模型进行率定及验证,分别模拟了珠江三角洲径流和潮汐共同作用下的洪季、枯季流场及盐度分布。其后分别从验证效果和与单独计算相比是否发生明显变化这两个角度来检验连接计算的效果。研究结果表明,所建立的耦合斜压模型模拟结果与实测值吻合较好;连接计算与单独计算的模拟结果相当接近,模型成功复演了河口区的特征流态与盐度的分布态势。综合分析表明该模型成功描述了珠江三角洲典型的水动力过程,可用以研究咸潮入侵、污染物通量等问题。     

混合网格及其数值模型

本文提出了一个描述不规则的三维天然水域的数值网格系统，以及与该网格系统相适应的流动和温度输运数学模型，详细论述了该数值网格生成的主要原则和方法，给出了守恒形式混合网格算法的控制方程，以及基于压力－速度校正算法推导出的基本控制方程的离散表达式。天然水域的混合网格系统，在水平方向上是正交贴体坐标系；在垂直方向上则是笛卡尔坐标系。在该坐标系统中，水平面上的正交贴体坐标系（ＢＦＣ）与岸线精确地吻合；铅垂方向则采用笛卡尔坐标系中的堵塞技术使之与底部边界吻合。本文还给出了一个９０°弯曲天然河道混合网格生成和流场初步计算算例，该算例表明混合网格及其相应的数学模型，克服了目前工程界计算三维天然水域常用的锯齿形网格法的主要缺点，有效地提高了天然水域中流动和污染输运数值计算和模拟的精度。     

综合考虑多种变形因素的近岸多向不规则波传播数学模型——Ⅰ．模型的建立

根据线性波动的叠加原理和波浪方向谱理论，作者在综合考虑环境水流（水流因子）、非线性弥散影响（非线性因子）、底摩擦波能损失（底摩擦因子）、非缓坡地形影响（地形因子）、折射、绕射的近岸规则波传播基本方程的基础上，推导出了综合考虑多种变形因素的近岸多向不规则波传播变形的基本方程。使用有限差分作为数值方法，给出了波浪破碎和障碍物后边界的处理方法，建立了综合考虑环境水流（水流因子）、非线性弥散影响（非线性因子）、底摩擦波能损失（底摩擦因子）、非缓坡地形影响（地形因子）、折射、绕射、波浪破碎、障碍物影响的近岸多向不规则波传播变形数学模型。该模型以组成波的谱值及波向为变量，在实数域内求解，适合大面积海区波场计算。     

不规则波和方向谱在有定常流条件下折射—绕射问题的…

本文采用Ｋｉｒｂｙ所推导之含流缓坡波波动方程为基础，并应用不规则波按时间序列处理之概念，引入Ｋｕｂｏ之不规则波解析理论，推导出描述不规则波与流相互作用之缓坡波动方式式，并用此方程式采用有限差分法对不规则波和三维方向谱与流相互作用问题进行了数值计算，得到了物模实验数据较吻合的计算结果。     

不规则波和方向谱在有定常流条件下折射－绕射问题的数值模拟

本文采用Ｋｉｒｂｙ所推导之含流缓坡波波动方程式为基础，并应用不规则波按时间序列处理之概念，引入Ｋｕｂｏ之不规则波解析理论，推导出描述不规则波与流相互作用之缓坡波动方程式。并用此方程式采用有限差分法对不规则波和三维方向谱与流相互作用问题进行了数值计算，得到了与物模实验数据较吻合的计算结果。     

二层流体浅水波演化模型

本文在Boussinesq的浅水波假定下，采用各层内任意点ziα速度水平分量代替传统的垂向平均速度，推导出了各层速度的三个分量及压力由各层内点ziα速度水平分量表示的沿垂向分布，将三维问题简化为二维问题，建立了二层流体浅水波演化模型，即二层流体的改进Boussinesq方程组。在该方程组中，随ziα距交界面距离不同，该二层流体浅水波演化模型具有不同的色散特性和非线性。作者证明文中参数αi皆取-0.393时，该方程组具有最佳的色散特性。该方程组不仅适于模拟波浪沿水平方向从深水域向浅水域传播时的折射、绕射和反射问题，而且也适用于研究在浅水或中等水深的水域中波浪传播问题。