透空式涉水建筑物对河道水流影响的数值研究

摘要

该文从适用于海岸河口二维水流运动模拟的平面二维基本方程出发,采用有限单元法中的Galerkin法,建立了二维水流有限元模型.针对水流模拟中经常遇到的边界问题,提出了较普遍适用的线边界法,有效地解决了有限单元法计算中的岸边界、动边界和工程边界问题.最后,通过对农业部南海区渔政码头大小水域的实例计算,从流场的变化来分析河道的可能变化趋势,说明了利用有限单元法研究透空式涉水建筑物对河道水流的影响的可能性和有效性,有利于今后有限单元法理论在珠江三角洲区域研究分析透空式涉水建筑物对行洪和河道形态影响问题的广泛应用,对顺应河势、合理布局兴建透空式涉水建筑物,在确保洪水安全出路的基础上,达到科学、合理、有效的开发利用水资源的目的具有指导意义.

目录

文摘

英文文摘

前言

1绪论

1.1问题的提出及研究的意义

1.2珠江水系概况

1.3珠江三角洲网河区透空式涉水建筑物概况

1.4研究河势与透空式涉水建筑物相互关系的方法

1.4.1物理模型模拟方法

1.4.2数值模拟的方法

1.5本文研究的内容和方法

2数学模型

2.1基本方程

2.1.1三维水流的基本方程

2.1.2二维水流的基本方程

2.2定解条件

2.2.1初始条件

2.2.2边界条件

2.3方程的离散

3有限元模型及二维水流基本方程数值求解

3.1有限元模型的建立

3.1.1插值函数(试函数)的选择

3.1.2权函数(实验函数)的选择

3.1.3建立Galerkin的积分表达式

3.1.4建立单元的有限元方程

3.1.5单元系数矩阵求解及总体有限元方程

3.2总体有限元方程的求解

3.2.1非恒定流问题的处理

3.2.2 Newton-Raphson方法求解非线性方程组

4透空式涉水建筑物对河道水流的影响

4.1概述

4.2透空式码头对河道水流影响的数值模型研究

4.2.1小水域的计算

4.2.2大水域的计算

4.3结论

5结论与展望

5.1结论

5.2展望

附图

参考文献

致谢