基于有限體積法的二維水流水質模擬.pdf

1、近幾十年來，我國經濟迅速發(fā)展，人口急劇增長，工業(yè)化、城市化進程加速，同時大量工業(yè)廢水、生活污水進入江河、湖泊或近海，造成了嚴重的水體污染，使我國本來就短缺的水資源日趨短缺，威脅人類的生存和經濟社會的可持續(xù)發(fā)展。因此保護、改善水環(huán)境成為一項緊迫而又艱巨的任務。研究水流水質的數(shù)值模擬技術，可以模擬水流運動及污染物的輸移擴散，為水環(huán)境的保護和改善提供技術支持，因而具有十分重要的理論意義和實用價值。 基于間斷思想的非結構網(wǎng)格有限體積法因

2、守恒性好，自動逆風，具備處理間斷問題及復雜幾何邊界的能力，在淺水水流的數(shù)值模擬中取得了巨大的成功，目前正逐漸應用到水質和泥沙的模擬中。本文對基于有限體積法的二維水流水質數(shù)值模擬技術進行研究。首先介紹二維水流水質方程的離散方法，接著對求解的關鍵技術如控制體界面數(shù)值通量的計算、不規(guī)則地形的處理、開邊界及陸地邊界的處理、動邊界及擴散項的處理等進行了詳細論述。采用“斜底”模型處理不規(guī)則的水下地形，對計算控制通界面平均通量的中點公式和高斯三點公式

3、進行了數(shù)值驗證，提出用高斯兩點公式計算控制通界面平均通量，提出了一種新的適合于有限體積法的動邊界處理技術。接著，對數(shù)值模擬軟件的集成和實現(xiàn)技術進行研究，提出采用基于組件的軟件架構來實現(xiàn)數(shù)值模擬軟件，用面向對象的思想來開發(fā)核心計算組件，用MapWinGIS組件為平臺進行計算結果的可視化。最后，用實驗數(shù)據(jù)對開發(fā)的模型進行驗證，并將其應用到廣東臺山核電站溫排水模擬研究中。模型的驗證和應用表明：模型具備了對復雜地形、復雜邊界的水流、水質進行模擬