平面二維水沙數(shù)學(xué)模型在河流交叉工程中的研究與應(yīng)用.pdf

1、在寬淺廣闊水域的數(shù)值模擬領(lǐng)域，平面二維數(shù)學(xué)模型具有不可替代的優(yōu)勢(shì)，它始終是計(jì)算水力學(xué)在工程應(yīng)用中的關(guān)注焦點(diǎn)之一。本論文對(duì)平面二維水動(dòng)力數(shù)值模擬的理論與方法進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究，并對(duì)與數(shù)值模擬密切相關(guān)的幾個(gè)重要問(wèn)題進(jìn)行了分析與探討。針對(duì)具有旁側(cè)急流入?yún)R的河流特點(diǎn)，建立了相應(yīng)的平面二維水沙數(shù)值模擬系統(tǒng)，對(duì)與南水北調(diào)中線總干渠倒虹吸工程交叉的洪河河段進(jìn)行了專(zhuān)題河流工程數(shù)值計(jì)算模擬。 本論文對(duì)復(fù)雜地形的分區(qū)插值方法進(jìn)行了探討與實(shí)際應(yīng)用。另

2、外對(duì)旁側(cè)入?yún)R的五六渠消力池段水躍區(qū)水流間斷性問(wèn)題進(jìn)行了討論，提出了一種在明渠流動(dòng)中簡(jiǎn)化的水躍區(qū)數(shù)值模擬方式。根據(jù)水躍耗能特點(diǎn)，通過(guò)水流動(dòng)量方程(水躍方程)基本確定水躍上下游水深共軛關(guān)系；通過(guò)水流能量方程確定水躍區(qū)的能量損失。在本模型中通過(guò)對(duì)五六跌水渠消力池及前后段加糙(保證阻力相似)的方法，把這段水流的能量損失與躍后水深的形成在消力池段連續(xù)性實(shí)現(xiàn)。模擬結(jié)果表明這種簡(jiǎn)化處理方法實(shí)用可靠，能夠反映水躍區(qū)水深共軛關(guān)系與能量損失關(guān)系，較好解決了

3、五六渠急流入?yún)R的水流模擬問(wèn)題。 本論文通過(guò)對(duì)有旁側(cè)入流的工程河段進(jìn)行了多種工程方案數(shù)值模擬，對(duì)渠倒虹工程附近的壅水及沖刷進(jìn)行了分析，對(duì)倒虹吸工程寬度及位置進(jìn)行了評(píng)估。同時(shí)分析了五六渠側(cè)向入流造成兩流交匯，對(duì)渠倒虹工程附近流場(chǎng)產(chǎn)生的影響：一方面引起交匯區(qū)流速加大，主流帶展寬且向右岸偏移；另一方面造成五六渠泄水槽下游的大河左岸形成一定范圍的回流區(qū)。為了改善兩流交匯條件，作者通過(guò)調(diào)整優(yōu)化側(cè)向入流的出口段體型，分別進(jìn)行數(shù)值模擬比較，尋求