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《西安理工大学》 2005年
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复杂边界二维水流数值模拟研究与应用

刘哲  
【摘要】:二维浅水模型的研究与运用已有相当长的历史,许多成果已经应用到水利、环境、港口航道等工程领域中,为工程的规划设计、施工及水域的可持续发展提供了重要的指导作用。河道水流,由于岸线蜿蜒曲折、水域长宽尺寸相差悬殊等特点,使水流呈现出明显的三维特性,通常使用的深度平均的二维数学模型不能够准确模拟其水力特性。鉴于此,本文提出一种边界拟合坐标技术,生成边界处正交的曲线网格,基于此网格系统,通过对曲线坐标系下二维浅水模型的修正,实现复杂边界水流的数值模拟。主要研究内容如下: 1) 采用边界拟合坐标变换技术来克服复杂边界引起的数值计算困难。针对Thompson和Thomas网格生成法中调节函数存在的问题,提出了一种新的调节函数,生成边界处正交的曲线网格。 2) 近似考虑了弯道环流引起的横向动量交换,记入二次流对复杂水流特性产生的影响,对现有的曲线坐标系下平面二维浅水方程进行了修正。 3) 采用Yanenko空间分步法和ADI算法对平面二维浅水方程进行离散求解,求解时对流项采用迎风格式;并计入了扩散项的影响。 4) 采用修正后的浅水模型,利用Visual Fortran编制计算程序,对闸前90°弯道水流进行计算并与实验数据进行了比较;对矩形连续弯道流场进行计算并与实测数据进行了比较。计算结果与实测资料符合较好,证明该模型具有一定的可靠性和实用性。最后对抽水站进水前池水流流态进行数值模拟,来验证进水前池改 西安理工大学硕士学位论文 造的合理性。 本文的研究成果,为研究流域的泥沙、水质及进一步研究三维水流等问题奠定 了基础。 关键词:边界拟合坐标;调节函数;横向动量交换;二次流
【学位授予单位】:西安理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TV131.6

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【引证文献】
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1 李爱香;孙一;赵小娥;刘同宦;王协康;;U形弯道水流试验及其数值模拟[J];长江科学院院报;2009年09期
2 魏文礼;刘哲;;曲线坐标系下平面二维浅水模型的修正与应用[J];计算力学学报;2007年01期
3 刘玉玲;刘哲;;弯道水流数值模拟研究[J];应用力学学报;2007年02期
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1 彭伟;弯曲河段船闸引航道通航水流条件及改善措施研究[D];长沙理工大学;2010年
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1 ;Reducing two-way splitting error of FFD method in dual domains[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
2 ;3D Fourier finite-difference migration by alternating-direction-implicit plus interpolation[A];中国科学院地质与地球物理研究所2008学术论文汇编[C];2009年
3 王利卿;刘云生;;对大花水水电站水击计算方法的思考[A];科技创新与现代水利——2007年水利青年科技论坛论文集[C];2007年
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5 曹先凡;秦延龙;孙建伟;孙昭晨;;海底管道附近流场的数值模拟[A];水力学与水利信息学进展 2009[C];2009年
6 庞丽萍;曲洪权;常海娟;;密封舱室突发污染源动态特性辨识[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第六届学术年会暨863计划“深空探测与空间实验技术”重大项目学术研讨会论文集[C];2009年
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8 王玉晶;甄贵男;梅雪松;崔海清;;油田注水管网系统水力参数的数值计算[A];第二十三届全国水动力学研讨会暨第十届全国水动力学学术会议文集[C];2011年
9 任永良;常玉连;高胜;袁国英;王妍;;基于最小二乘法的油田供水管网运行状态估计[A];2005年石油装备技术发展学术交流年会论文集[C];2005年
10 李占松;丁大发;;黄河下游大堤决溢洪水二维数值模拟计算[A];第三届全国水力学与水利信息学大会论文集[C];2007年
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1 朱蓓蓓;溴化锂水溶液微观特性的分子动力学研究[D];大连海事大学;2010年
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9 周厚贵;深水截流的堤头坍塌机理与稳定性研究及工程应用[D];清华大学;2000年
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1 王春霞;倾斜巷道中风流方向对瓦斯分布与瓦斯积聚的影响[D];河南理工大学;2010年
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5 周益人 ,陈永平 ,马启南;Threshold of Sediment Movement in Different Wave Boundary Layers[J];China Ocean Engineering;2001年04期
6 周益人,陈国平;Experimental Study on Local Scour Around A Large Circular Cylinder Under Irregular Waves[J];China Ocean Engineering;2004年02期
7 何丕文;;有限差分法在河流水质预测中的应用[J];长江大学学报(自科版)理工卷;2006年01期
8 董耀华;河势贴体河道平面二维正交网格生成方法的研究及应用[J];长江科学院院报;2001年04期
9 董耀华;弯道水流的基本特性及数值模拟[J];长江科学院院报;1996年01期
10 王列,陈永奎;五强溪枢纽通航水流试验与实船通航调研[J];长江科学院院报;1998年03期
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1 王新宏;冲积河道纵向冲淤和横向变形数值模拟研究及应用[D];西安理工大学;2000年
2 陆永军;三维紊流泥沙数学模型及其应用[D];南京水利科学研究院;2002年
3 夏云峰;感潮河道三维水流泥沙数值模型研究与应用[D];河海大学;2002年
4 童朝锋;分汊口水沙运动特征及三维水流数学模型应用研究[D];河海大学;2005年
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1 牧振伟;内陆性金沙河流非恒定一维和平面二维水沙运动数值模拟[D];新疆农业大学;2000年
2 赵万星;河流水质的二维数值模拟[D];重庆大学;2002年
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4 宋广瑞;涪江绵阳段水质模型参数确定及水质预测[D];西南交通大学;2003年
5 杨方社;潼关高程对渭河下游冲淤影响的数值模拟研究[D];西安理工大学;2004年
6 徐林春;河道平面二维水沙数值模拟及其动态显示技术的研究[D];武汉大学;2004年
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8 苗红波;城市河流排污口近区污染物二维水质模型[D];四川大学;2004年
9 芮德繁;连续弯道环流运动与泥沙冲淤特性的数值模拟及实验[D];四川大学;2005年
10 王春;GIS在都江堰灌区水资源管理信息系统中的应用研究[D];四川大学;2005年
【二级引证文献】
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1 李爱香;孙一;赵小娥;刘同宦;王协康;;U形弯道水流试验及其数值模拟[J];长江科学院院报;2009年09期
2 渠庚;朱勇辉;唐峰;孙贵洲;;荆江河道水流运动特性研究[J];长江科学院院报;2011年06期
3 闫旭峰;易子靖;刘同宦;刘兴年;王协康;;渐变河道水流结构及局部水头损失特性研究[J];长江科学院院报;2011年09期
4 李春光;景何仿;吕岁菊;周炳伟;杨录峰;;弯道水流运动和河床变形数值模拟研究进展[J];华北水利水电学院学报;2010年01期
5 傅宗甫;赵春潮;安建峰;;异形孔桥墩附近河道水流流动特性[J];河海大学学报(自然科学版);2011年04期
6 潘露;王川;李国敬;;柱体周围水力特性的数值模拟研究[J];水电能源科学;2010年11期
7 易雨君;王兆印;张尚弘;;考虑弯道环流影响的平面二维水沙数学模型(Ⅰ)——模型的建立[J];水力发电学报;2010年01期
8 景何仿;李春光;;黄河大柳树—沙坡头河段典型弯道水流运动平面二维数值模拟[J];水利水电科技进展;2011年04期
9 解新路;秦文汉;许剑辉;;一种复杂边界河流污染模拟的二维贴体网格划分方法[J];汕头大学学报(自然科学版);2012年03期
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1 樊小龙;;GIS技术在城市环境保护工作中的应用研究[A];《河北环境科学》-华北五省市环境科学学会第十七届年会论文集[C];2011年
2 樊小龙;;GIS技术在城市环境保护工作中的应用研究[A];2012中国环境科学学会学术年会论文集(第二卷)[C];2012年
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1 杨燕华;弯曲河流水动力不稳定性及其蜿蜒过程研究[D];天津大学;2012年
2 张明亮;河流水动力及水质模型研究[D];大连理工大学;2007年
3 刘诚;水沙运动及植被影响的三维固液两相双流体湍流模型[D];大连理工大学;2008年
4 易雨君;长江水沙环境变化对鱼类的影响及栖息地数值模拟[D];清华大学;2008年
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1 谷攀;弯道取水口水力特性研究[D];内蒙古农业大学;2011年
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3 郑伟;城市污水管网有毒物质溯源监控技术研究[D];重庆大学;2011年
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5 秦文汉;GIS技术在河流水质模型数值模拟中的应用研究[D];汕头大学;2008年
6 梁艳洁;弯道急流改善措施数值模拟研究[D];郑州大学;2009年
7 杨帆;河弯处斜交桥下水流流场研究[D];西南交通大学;2010年
8 游佐佳;遂宁市环境信息系统的研究[D];西南交通大学;2010年
9 王晓彦;三门峡水库运用对潼关高程影响的数值模拟研究[D];西安理工大学;2009年
10 苗柱;二维水沙数学模型在榕江航道整治中的应用研究[D];重庆交通大学;2010年
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1 卫红 言实;中国包装总公司科技部主持通过四项新成果鉴定[N];中国包装报;2001年
2 杨颢;古井三度挂牌 底价缩水1亿[N];21世纪经济报道;2007年
3 杨时旸;买回失去的“文明”[N];财经时报;2007年
4 张耀堂;喊价太高 青岛金座再度流拍[N];经理日报;2007年
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8 刘海波;目标锁定20亿电量[N];华中电力报;2007年
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10 吴晓锋 潘凌;应建立专门的流浪儿童救助制度[N];法制日报;2005年
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1 刘建文;迪恩涡二次流强化编织型中空纤维膜分离性能的研究[D];中国矿业大学(北京);2004年
2 董冰岩;脉冲放电烟气脱硫反应器研究及设计[D];大连理工大学;2005年
3 赵庆军;无导叶对转涡轮流动特性分析及其进口热斑迁移机理研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2007年
4 邬小波;提拉法晶体生长过程的数值分析及模拟实验[D];清华大学;1994年
5 陈绍文;不同折转角压气机叶栅中应用弯曲叶片的实验与数值研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
6 毛明明;跨声速轴流压气机动叶弯和掠的数值研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
7 麻剑锋;旋转曲线管道内湍流流动结构和传热特性研究[D];浙江大学;2007年
8 曾代敏;微扰QCD在B介子跃迁形状因子研究中的应用[D];重庆大学;2009年
9 王伟;实际高强度激光束的描述和激光加速带电粒子特性的研究[D];复旦大学;2006年
10 杨科;基于CFD方法的叶轮机械优化设计理论及实例[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2007年
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1 刘哲;复杂边界二维水流数值模拟研究与应用[D];西安理工大学;2005年
2 赵鸿;曲线坐标系下地下水渗流与污染物输移的数值模拟[D];西安理工大学;2007年
3 蔡萌;幂律流体在内管做行星运动的环空中流动的二次流[D];大庆石油学院;2005年
4 黄金凤;膜吸收法烟气脱硫的研究[D];南京理工大学;2004年
5 李卫华;后加载叶栅气动特性的环形叶栅实验研究与数值模拟[D];华北电力大学(河北);2004年
6 杨泳;径流式叶轮机械三维复杂流动的数值研究[D];西北工业大学;2006年
7 肖柏青;排沙漏斗清水流场数值模拟[D];新疆农业大学;2007年
8 廖全;三维微肋螺旋管内的两相流动与沸腾传热[D];重庆大学;2002年
9 赵升伟;直角明渠水流交汇流动特性的数值模拟研究[D];清华大学;2005年
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