山区河流平面二维泥沙数学模型

摘要

该文根据山区河流的特点,对传统的二维模型进行改进,建立了山区河流平面二维推移质数学模型.由于山区河流边界复杂极为不规则,该文采用了贴体坐标网格剖分求解域,在边界附近保持网格的正交性,又可以控制网格的疏密,保持网格的平滑.对贴体坐标系下的水流控制方程采用有限差分ADI法离散,对离散化后的方程组用追赶法求解.该方法稳定性好,运算速度快,同时占用内存少.在边界处理上采用"冻结"法,该方法可以方便的处理水边线问题,同时又可以使计算连续,不会带来流量的损失.模型中还对地形、水深等进行了平滑、概化,可以避免深潭、浅滩等急变形给模拟带来较大的误差.泥沙模型中,将床面按可动层分层来计算,可以方便地计算各层泥沙级配.根据非均匀沙的特点建立非均匀沙起动切应力公式,将其引入二维模型计算,使模型能够用于非均匀沙的计算.对岷江都江堰外江河段进行了流场和推移质冲刷模拟计算.并与实验资料进行了对比,结果表明该模型能够用于山区河流的计算.此外还尝试性的采用CFD商业软件Fluent的欧拉固液两相流模型对万源州河、沱江金堂河段进行了推移质模拟研究.与实验结果对比分析表明两相流模型能够用于推移质计算,但在建体、边界处理等问题上还需要进一步研究.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1概述

1.2历史及现状

1.2.1一维泥沙数学模型研究综述

1.2.2平面二维泥沙数学模型研究综述

1.2.3三维泥沙数学模型研究简述

1.3本文研究的主要内容

参考文献

第2章二维曲线正交网格的生成

2.1概述

2.2贴体坐标网格的生成基本原理及方法

2.2.1基本原理

2.2.2生成方法

2.3生成网格示例

2.4小结

参考文献

第3章河道平面二维流场计算

3.1概述

3.2二维流场计算基本原理

3.3控制方程数值解法及程序流程

3.3.1方程的离散

3.3.2初值及边界条件的处理

3.3.3迭代计算的收敛准则

3.3.4水深及地形的概化

3.3.5程序编制及流程

3.4计算实例及验证

3.5小结

参考文献

第4章推移质数学模型基本理论研究

4.1概述

4.2非均匀推移质起动特性研究

4.2.1影响因素复杂性分析

4.2.2泥沙起动标准

4.2.3床沙条件对泥沙起动的影响

4.2.4非均匀沙起动切应力公式的推导

4.2.5公式的验证

4.3非均匀推移质输移特性研究

4.3.1影响因素复杂性分析

4.3.2推移质输移特点

4.3.3研究方法及特点

4.4小结

参考文献

第5章山区河流推移质冲淤计算

5.1概述

5.2推移质冲淤计算模式

5.2.1基本方程

5.2.2数值计算方法

5.2.3初、边界条件

5.3程序编制及流程

5.4算例

5.5达州州河万源段、沱江金堂段的数值模拟

5.6小结

参考文献

第6章结论

作者在读期间科研成果简介

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致谢