非饱和土壤水流问题的CN有限元格式

首先给出二维非饱和土壤水流问题基于Crank-Nicolson(CN)方法的具有时间二阶精度的半离散化格式,然后直接从CN时间半离散化格式出发,建立具有时间二阶精度的全离散化CN有限元格式,并给出误差估计,最后用数值例子说明全离散化CN有限元格式的优越性.这种方法可以绕开关于空间变量的半离散化格式的讨论,提高时间离散的精度,极大地减少时间方向的迭代步,从而减少实际计算中截断误差的积累,提高计算精度和计算效率.     

非饱和土壤水流方程的CN广义差分法

首先给出二维非饱和土壤水流方程时间二阶精度的Crank-Nicolson(CN)时间半离散化格式,然后直接从CN时间半离散化格式出发,建立具有时间二阶精度的全离散化CN广义差分格式,并给出误差分析,最后用数值例子验证全离散化CN广义差分格式的优越性.这种方法能提高时间离散的精度,极大地减少时间方向的迭代步,从而减少实际计算中截断误差的积累,提高计算精度和计算效率.而且该方法可以绕开对空间变量的半离散化广义差分格式的讨论,使得理论研究更简便.     

光滑壁面明渠均匀紊流水力特性

水流进入光滑壁面明渠后,沿水流方向历经层流边界层,转捩区,紊流边界层,充分发展紊流边界层及明渠均勻紊流等流动区域。明渠均匀紊流中流动的时均及紊动特性均不再沿程变化。光滑壁面明渠均勻紊流中,沿水深方向流动具有明显的分区结构。本文给出了分区界限及各分区中时均流速分布公式及脉动流速的特征。本文提出当明渠的宽深比W/H大于10时方可将中心区流动视为二维流动,并给出了断面平均流速及阻力系数的计算公式。     

水流掺气量超声测试研究

本文利用超声波在含有气泡水流中传播特性，提出一种新型的水流掺气量测试方法，并进行了大量的试验研究。结果表明，本文所提超声掺气量测量方法，具有结构简单，使用、维护方便、性能稳定等优点。是水工建筑物等工程野外观测及室内模型试验研究中，值得进一步研究和推广的一种方法。     

不同交汇角度明渠交汇口三维水力特性的大涡模拟研究

采用气液两相流混合模型对不同交汇角度下等宽明渠交汇口三维水力特性进行了数值模拟研究。选取大涡模型(Large Eddy Model)封闭两相流时均方程,求解速度与压力耦合方程组时使用半隐式SIMPLE(Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations)算法,模拟自由水面采用VOF(Volume of Fluid)法。将交汇角度为90°时采用大涡模型计算得到的纵向截面水面线和不同测线上的速度分布与文献中的试验结果相比较,两者吻合良好,且水面线高度误差在4.2%以内,由此可见大涡模型是模拟交汇口水力特性的有效方法。进而将大涡模型用于模拟交汇角度为30°、45°、60°的交汇口水流,得到交汇口处的水深变化及流场的分布规律,并定量分析了交汇口下游各横断面流速不均匀系数的分布规律。结果表明:在整体上交汇角度越大,交汇口各特征横断面流速不均匀系数越大,即水流流速分布越不均匀。     

非均匀含水层中污染物的输送及生物降解的流动研究

介绍了受污染的地下水中化学物质与微生物相互作用的生化与动力过程。作为例子,提出了一个定量描述非均匀地下水流中有机物与细菌迁移变化的数学模型,并简要介绍了出现在控制方程中几个应关注的问题,如变量大梯度与特征时间尺度问题,以利于数值求解。      

坡度对坡面土壤侵蚀的影响分析

在运动波理论基础上,就影响土壤侵蚀的主要因素,包括降雨超渗净雨量,坡面流水深、流速和切应力,以及土壤抗冲蚀能力等随坡度的变化关系进行了理论分析。并进一步对坡面土壤侵蚀的坡度界限做了较细致分析,表明坡度界限是一个变量,随颗粒粒径、容重、坡面糙率、径流长度、降雨入渗差值(净雨量),以及土壤摩擦系数等因素的不同而改变,给出了界限坡度的变化规律,并得出一般情况下土壤侵蚀的坡度界限值应在415°～50°范围内的结论。     

包含泥沙冲淤的浅水方程的混合有限元法(Ⅱ)——时间沿特征方向离散的全离散情形

进一步研究由水动力学方程、泥沙输运方程和河床变化方程组成的浅水方程混合有限元法,给出时间沿特征方向离散的一种全离散格式,并证明全离散的水流速度、床底高度、水体厚度、水中泥沙含量的混合有限元解的存在性和收敛性(误差估计)．     

坡面流及土壤侵蚀动力学(I)——————坡面流

坡面流是坡面土壤侵蚀的根本动力,是研究土壤侵蚀动力学过程的基础.本文简要介绍了坡面流的基本特征和水力学特性,综述了坡面入渗产流过程、坡面流阻力,以及坡面流运动的数学描述和预报模型等方面的研究进展.指出复杂坡面条件下的坡面流运动,以及从小尺度过渡到大尺度将是今后坡面流研究的重要发展方向.      

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观测坝基水压力变化的测压管直径很小,清除测压管内的碎石非常困难,通过各种清除方法 的尝试,提供一种效率高的清除方法. 实践证明它在工程中是可行的. 通过模拟试验观 测到了颗粒在管中的运动状态;通过对管中颗粒的运动状态分析,可以解释颗粒排除的现象.