明渠断面水流流速与边界剪切应力横向分布模型

天然河流的横断面多为由主槽和漫滩组成的复式断面,水流在这种断面中比在单一断面中受到更多因素影响,流态也更加复杂。通过将明渠横断面上微元体在水流方向的N-S控制方程沿水深积分,得出描述垂线平均流速和边界剪切应力横向分布的模型,并通过对实验数据的验证,确定了模型的实用性。     

对流扩散问题的精确模拟

本文基于特征理论和带一阶导数的三节点插值法则，提出三类新的高精度格式用于模拟纯对流问题。结合文献（１）的算子分裂格式，可用于解热，质污染传输过程的对流扩散反应方程。对典型实例的分析计算表明：算法经济有效，并用于求解热，质污染传输过程的对流扩散反应方程。对典型实例的分析计算表明：算法经济有效，并可抑制对流占优时的严重数值耗散等非物理效应。     

心滩守护工程对航道冲淤特性影响的数值模拟

为了改善航道条件,往往需通过航道整治工程来稳定心滩.此文建立了基于非结构三角形网格的平面二维水流泥沙数学模型,并与水槽模型实测值进行了率定验证.在此基础上,运用建立的数学模型对不同流量级下的两种不同类型的心滩守护工程进行了模拟研究.研究结果表明,软体排护滩带工程和鱼骨坝工程均可实现对心滩头部的守护和提高两侧航道的水深,但它们所引起的河床和建筑物的局部冲淤特性上存在差异.     

基于湍流猝发的床面泥沙上扬通量

根据湍流猝发平均周期及其空间尺度，构造了可自由冲刷床面泥沙上扬通量的理论模式，该模式较现有的各种经验模式能更准确地描述了扬通量随水沙条件的变化规律，由此可为泥沙数学模型建立具较好力学基础的近底含水量边界条件。     

水沙混合流的流速分布

基于水沙混合流的基本控制方程，考虑泥沙颗粒间相互作用形成的剪切应力，引入局部化ＭｏｎｉｎＯｂｕｋｈｏｖ长度尺度以计入密度分层浮力效应，建立了明渠定常、均匀水沙混合流流速分布的严格理论模式，理论结果与实测资料吻合甚好，该模式普遍适用于低含沙量和高含沙量流动．本文的分析支持基于ＶｏｎＫａｒｍａｎ常数不变之观点     

江河泥沙灾害形成机理及其防治研究

一、主要研究内容 该项目主要以黄河和长江等流域为例,研究大江大河泥沙灾害的形成机理以及相应的防治措施.整个项目分为6个课题.     

河道采沙对河流河道演变及人类生产活动影响研究述评

河流采沙活动将引起河流水体水质与河道演变的变化,同时亦将对水生生物与人类的生活环境以及相关人类生产活动造成巨大影响,该问题在近年来越来越引起国内外研究者和学者们的关注和重视。本文对国内外研究者就河流采沙活动对河流河道演变及相关人类生产活动的影响问题开展的研究工作及取得的研究成果作了全面的综合性介绍,并就该问题在今后应进一步开展的研究工作提出了一些看法和建议。     

暴雨山洪水动力学模型及初步应用

建立暴雨山洪水动力学数值模型.基本控制方程采用二维浅水方程,并考虑降雨和下渗;在空间上采用能有效捕捉激波的WAF TVD二阶格式;在时间上采用一阶龙格库塔法,并采用自适应时间步长满足数值稳定性要求,使模型对复杂地形也能保持高计算效率.基于该模型,提出新的方法确定山洪灾害的临界降雨条件,并应用于典型山洪易发区的暴雨山洪预报.计算结果表明该研究方法具有理论先进性和实际可操作性,为有效防御山洪灾害提供了新的技术.     

天然河道分级恒定流数学模型的适用性问题

应用有限差分法离散分级恒定流数学模型和有限体积法离散非恒定流数学模型,以长江中游宜昌至汉口段为实例,对水位、流量、含沙量和河床冲淤量进行计算分析。结果表明：从上游至下游,分级恒定流数学模型与非恒定流数学模型的计算水位差异有减小的趋势,流量差异则逐渐增大,洪峰和沙峰到达时间比非恒定流数学模型的计算结果提前,含沙量、河床冲淤量和河床高程在部分断面与非恒定流数学模型的结果存在明显差异;随着计算河段的缩短,差异略有减小;随着计算历时的增加,河床冲淤量和河床高程计算差异持续增加。分级恒定流数学模型的计算耗时更长,且计算河段和历时越长,2个模型计算耗时相差越大。建议谨慎应用分级恒定流数学模型。     

溃坝水流三维计算模型比较

选取土石坝漫顶冲决过程中假定的溃口形状,采用FLOW-3D及FLUENT计算流体力学软件分别对固定溃口形状下漫坝水流进行全三维湍流数值模拟,对比研究溃坝水流的三维流动及水流对坝体的作用.结果表明,两者较为一致地反映了土石坝漫顶冲决过程中水流的流动及坝面应力分布,主要差异发生在坝体表面、水流自由液面附近以及水流掺混较为剧烈区域.理论上,FLOW-3D采用Tru-VOF方法捕捉自由液面所得水面附近结果应较为准确;FLUENT采用适应性较强的非结构化网格,所得壁面区域计算结果则更为合理.同时计算得到了较为精细的溃坝水流湍流结构和坝面壁面剪切应力分布,这将有助于深入理解大坝溃决的物理机理,进而促进溃坝洪水数学模型的发展及应用.