本文關(guān)鍵詞：山區(qū)河流平面二維泥沙數(shù)學(xué)模型

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【摘要】：數(shù)值模擬作為河流模擬領(lǐng)域的一個(gè)重要手段,已經(jīng)在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮了越 來(lái)越大的作用。傳統(tǒng)的一維模型可以給出長(zhǎng)河段的長(zhǎng)期變形,并已經(jīng)成功用于 水庫(kù)長(zhǎng)期淤積計(jì)算、河道長(zhǎng)期變形計(jì)算等。但對(duì)于復(fù)雜河道、彎道沖淤變化, 深潭和淺灘的演變、水工建筑物附近的局部沖淤等問(wèn)題,一維模型顯得束手無(wú) 策,這些問(wèn)題的解決在數(shù)值模擬上有賴于平面二維或三維泥沙數(shù)學(xué)模型。三維 模型計(jì)算復(fù)雜,速度較慢,二維模型的優(yōu)點(diǎn)就凸顯出來(lái)。傳統(tǒng)的平面二維模型 主要應(yīng)用于河口、海灣、湖泊以及下游河段等寬淺水域,而能夠用于山區(qū)河流 計(jì)算的模型并不多。本文根據(jù)山區(qū)河流的特點(diǎn),對(duì)傳統(tǒng)的二維模型進(jìn)行改進(jìn), 建立了山區(qū)河流平面二維推移質(zhì)數(shù)學(xué)模型。由于山區(qū)河流邊界復(fù)雜極為不規(guī)則, 本文采用了貼體坐標(biāo)網(wǎng)格剖分求解域,在邊界附近保持網(wǎng)格的正交性,又可以 控制網(wǎng)格的疏密,保持網(wǎng)格的平滑。對(duì)貼體坐標(biāo)系下的水流控制方程采用有限 差分 ADI 法離散,對(duì)離散化后的方程組用追趕法求解。該方法穩(wěn)定性好,運(yùn)算 速度快,同時(shí)占用內(nèi)存少。在邊界處理上采用“凍結(jié)”法,該方法可以方便的 處理水邊線問(wèn)題,同時(shí)又可以使計(jì)算連續(xù),不會(huì)帶來(lái)流量的損失。模型中還對(duì) 地形、水深等進(jìn)行了平滑、概化,可以避免深潭、淺灘等急變形給模擬帶來(lái)較 大的誤差。泥沙模型中,將床面按可動(dòng)層分層來(lái)計(jì)算,可以方便地計(jì)算各層泥 沙級(jí)配。根據(jù)非均勻沙的特點(diǎn)建立非均勻沙起動(dòng)切應(yīng)力公式,將其引入二維模 型計(jì)算,使模型能夠用于非均勻沙的計(jì)算。 對(duì)岷江都江堰外江河段進(jìn)行了流場(chǎng)和推移質(zhì)沖刷模擬計(jì)算。并與實(shí)驗(yàn)資料 WP=4 四川大學(xué)碩士學(xué)位論文 山區(qū)河流平面二維泥沙數(shù)學(xué)模型 進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果表明該模型能夠用于山區(qū)河流的計(jì)算。此外還嘗試性的采用 CFD 商業(yè)軟件 Fluent 的歐拉固液兩相流模型對(duì)萬(wàn)源州河、沱江金堂河段進(jìn)行了 推移質(zhì)模擬研究。與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析表明兩相流模型能夠用于推移質(zhì)計(jì)算, 但在建體、邊界處理等問(wèn)題上還需要進(jìn)一步研究。
【關(guān)鍵詞】：山區(qū)河流 推移質(zhì) 平面二維 數(shù)學(xué)模型
【學(xué)位授予單位】：四川大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類(lèi)號(hào)】：TV149
【目錄】：

• 摘 要3-9
• 第1章 緒 論9-28
• 1.1 概述9-11
• 1.2 歷史及現(xiàn)狀11-23
• 1.2.1 一維泥沙數(shù)學(xué)模型研究綜述11-13
• 1.2.2 平面二維泥沙數(shù)學(xué)模型研究綜述13-22
• 1.2.3 三維泥沙數(shù)學(xué)模型研究簡(jiǎn)述22-23
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容23
• 參考文獻(xiàn)23-28
• 第2章 二維曲線正交網(wǎng)格的生成28-38
• 2.1 概述28-30
• 2.2 貼體坐標(biāo)網(wǎng)格的生成基本原理及方法30-35
• 2.2.1 基本原理30-34
• 2.2.2 生成方法34-35
• 2.3 生成網(wǎng)格示例35-36
• 2.4 小結(jié)36
• 參考文獻(xiàn)36-38
• 第3章 河道平面二維流場(chǎng)計(jì)算38-72
• 3.1 概述38
• 3.2 二維流場(chǎng)計(jì)算基本原理38-42
• 3.3 控制方程數(shù)值解法及程序流程42-61
• 3.3.1 方程的離散42-54
• 3.3.2 初值及邊界條件的處理54-57
• 3.3.3 迭代計(jì)算的收斂準(zhǔn)則57
• 3.3.4 水深及地形的概化57-58
• 3.3.5 程序編制及流程58-61
• 3.4 計(jì)算實(shí)例及驗(yàn)證61-70
• 3.5 小結(jié)70-71
• 參考文獻(xiàn)71-72
• 第4章 推移質(zhì)數(shù)學(xué)模型基本理論研究72-87
• 4.1 概述72
• 4.2 非均勻推移質(zhì)起動(dòng)特性研究72-81
• 4.2.1 影響因素復(fù)雜性分析72-73
• 4.2.2 泥沙起動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)73-74
• 4.2.3 床沙條件對(duì)泥沙起動(dòng)的影響74-77
• 4.2.4 非均勻沙起動(dòng)切應(yīng)力公式的推導(dǎo)77-80
• 4.2.5 公式的驗(yàn)證80-81
• 4.3 非均勻推移質(zhì)輸移特性研究81-84
• 4.3.1 影響因素復(fù)雜性分析81-82
• 4.3.2 推移質(zhì)輸移特點(diǎn)82-83
• 4.3.3 研究方法及特點(diǎn)83-84
• 4.4 小結(jié)84-85
• 參考文獻(xiàn)85-87
• 第5章 山區(qū)河流推移質(zhì)沖淤計(jì)算87-102
• 5.1 概述87
• 5.2 推移質(zhì)沖淤計(jì)算模式87-91
• 5.2.1 基本方程87-88
• 5.2.2 數(shù)值計(jì)算方法88-91
• 5.2.3 初、邊界條件91
• 5.3 程序編制及流程91-92
• 5.4 算例92-94
• 5.5 達(dá)州州河萬(wàn)源段、沱江金堂段的數(shù)值模擬94-101
• 5.6 小結(jié)101
• 參考文獻(xiàn)101-102
• 第6章 結(jié) 論102-104
• 作者在讀期間科研成果簡(jiǎn)介104-105
• 聲 明105-106
• 致 謝106

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