天然弯曲河流的三维数值模拟 被引量：18

1

作者 吴修广 沈永明 潘存鸿 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第6期689-696,共8页

对Cartesian坐标系下的RANS方程进行三维ξ-η-ζ坐标变换,建立了非正交三维曲线坐标下弯曲河流的标准κ-ε湍流模型.对自由水面的模拟采用“改进的刚盖假定”,河床和岸壁阻力的模拟采用壁面函数方法.模型通过具有实验数据的实验室连续... 对Cartesian坐标系下的RANS方程进行三维ξ-η-ζ坐标变换,建立了非正交三维曲线坐标下弯曲河流的标准κ-ε湍流模型.对自由水面的模拟采用“改进的刚盖假定”,河床和岸壁阻力的模拟采用壁面函数方法.模型通过具有实验数据的实验室连续弯曲水槽进行验证,模拟的流速值与实验数据吻合良好,将模型应用于天然连续弯曲河流的流场计算,给出了表层和底层流速矢量场和11个断面二次环流矢量图,显示该模型具有模拟天然弯曲河流的能力. 展开更多

关键词 天然弯曲河流 ξ-η-ζ坐标变换 非正交曲线坐标 κ-ε湍流模型 改进的刚盖假定

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基于FVCOM的杭州湾三维泥沙数值模拟 被引量：14

2

作者 吴修广 刘光生 程文龙 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2011年第4期86-96,共11页

应用FVCOM建立了三维潮流泥沙数学模型,根据实测水文资料,对杭州湾开展了三维潮流泥沙验证,结果基本满意.应用模型计算了杭州湾大潮期间涨落潮泥沙输运过程,通过平面、立面的泥沙分布特征,成功再现了杭州湾潮流泥沙的运动过程.尽管模拟... 应用FVCOM建立了三维潮流泥沙数学模型,根据实测水文资料,对杭州湾开展了三维潮流泥沙验证,结果基本满意.应用模型计算了杭州湾大潮期间涨落潮泥沙输运过程,通过平面、立面的泥沙分布特征,成功再现了杭州湾潮流泥沙的运动过程.尽管模拟精度达不到平面二维模型的水平,但为三维潮流泥沙模型在强潮河口湾的应用作了重要的探索,通过进一步完善模型参数及分析,模型可以应用于涉水建筑物对附近三维水沙影响的分析评估,可为强潮河口湾开发、水环境保护及生态建设等提供更加丰富的研究成果,具有广阔的应用前景. 展开更多

关键词 杭州湾 潮流泥沙 三维模拟 FVCOM

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非正交曲线坐标下水流和污染物扩散输移的数值计算 被引量：14

3

作者 吴修广 沈永明 +1 位作者 郑永红 杨志峰 《中国工程科学》 2003年第2期57-61,共5页

基于非正交曲线坐标下水流与污染物扩散输移的深度平均数学模型 ,采用k -ε双方程湍流模型和速度—水深耦合算法 ,应用于实验室连续弯道的水流及污染物扩散输移的数值模拟 ,分别计算了流场及岸边和中心污染物排放的浓度场 。

关键词 曲线坐标 连续弯道 扩散输移 SIMPLEC算法 浓度场

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曲线坐标下平面二维污染物扩散输移的代数应力湍流模型 被引量：4

4

作者 吴修广 沈永明 +1 位作者 王敏 杨志峰 《中国工程科学》 2005年第7期60-64,共5页

对浅水流动的控制方程和深度平均的污染物扩散输移的控制方程进行坐标变换,湍流的模拟采用各向异性代数应力湍流模式,建立了曲线坐标下平面二维水流计算和污染物扩散输移的代数应力湍流模型。采用具有浓度实测值的实验室连续弯道进行模... 对浅水流动的控制方程和深度平均的污染物扩散输移的控制方程进行坐标变换,湍流的模拟采用各向异性代数应力湍流模式,建立了曲线坐标下平面二维水流计算和污染物扩散输移的代数应力湍流模型。采用具有浓度实测值的实验室连续弯道进行模型验证,对本模型计算的浓度分布与k -ε模型进行比较,结果显示了本模型在处理各向异性明显优于k -ε模型。 展开更多

关键词 污染物 扩散输移 各向异性 代数应力湍流模型 κ-ε模型

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山区河流二维阻力特性研究 被引量：6

5

作者 吴修广 王平义 《重庆交通学院学报》 2001年第3期102-105,109,共5页

针对目前平面二维水流计算中阻力确定困难 ,在前人工作的基础上 ,通过对大量山区河流水流资料的整理 ,分析了平面二维总阻力的计算方法 ,并提出了山区河流二维糙率计算的经验公式 。

关键词 山区河流 糙率 二维阻力 平面二维水流数模 河流阻力 计算方法

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山区航道水流流路规律研究 被引量：3

6

作者 吴修广 王平义 《重庆交通学院学报》 2000年第4期77-79,85,共4页

通过对西南地区山区河流实测资料进行分析整理 ,总结出 :正弦派生曲线水流线路、协调的水流方向、良好的水流转向角及较大的弯曲半径为理想的航道水流流路 。

关键词 水流线路 正弦派生曲线 水流转向角 弯曲半径

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1959-2019年杭州湾南岸滩涂演变规律及机制 被引量：19

7

作者 胡成飞 潘存鸿 +2 位作者 吴修广 唐子文 郑君 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期230-241,共12页

掌握滩涂演变规律是保护和开发滩涂资源的重要依据,杭州湾水沙条件复杂,人类活动强度大,滩涂演变机制复杂。基于杭州湾近60 a(1959—2019年)水文地形监测资料,结合促淤围涂进程,分析了杭州湾南岸滩涂在水沙变化和人类活动影响下的演变... 掌握滩涂演变规律是保护和开发滩涂资源的重要依据,杭州湾水沙条件复杂,人类活动强度大,滩涂演变机制复杂。基于杭州湾近60 a(1959—2019年)水文地形监测资料,结合促淤围涂进程,分析了杭州湾南岸滩涂在水沙变化和人类活动影响下的演变规律及其机制。结果表明:近60 a来,杭州湾南岸滩涂普遍淤高,1959—2003年淤积速率约6.70 cm/a,2003—2019年淤积速率加快,约12.59 cm/a;大规模围涂和潮差增大是滩坡坡度增大的主要原因;庵东浅滩平面形态的周期性演变与径流的丰枯周期有关,呈现“丰水走弯,枯水趋直”现象;长江来沙减少尚未对杭州湾南岸滩涂淤涨产生明显影响;围涂工程是杭州湾南岸滩涂近期淤涨速率加快、潮滩宽度减小的主要原因。 展开更多

关键词 潮滩 地貌演变 剖面形态 围涂 杭州湾

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Spoiler自埋技术特点及其在杭州湾海底管道运行情况分析 被引量：12

8

作者 杨元平 吴修广 +2 位作者 刘光生 谢东风 张芝永 《海洋学研究》 CSCD 北大核心 2016年第3期57-61,共5页

海底管道阻流板(Spoiler)自沉埋技术是一种新型管道自埋技术,为深入了解其作用机制及其效果,本文通过分析安装有阻流板的杭州湾海底管道历年检测资料,结合管道附近海域海床、潮流动力特性,深入探讨了阻流板装置在实际工程中的运行效果,... 海底管道阻流板(Spoiler)自沉埋技术是一种新型管道自埋技术,为深入了解其作用机制及其效果,本文通过分析安装有阻流板的杭州湾海底管道历年检测资料,结合管道附近海域海床、潮流动力特性,深入探讨了阻流板装置在实际工程中的运行效果,分析了其作用机制及其适用条件。研究发现安装阻流板装置的杭州湾海底管道在往复潮流作用下逐渐埋入海床,其埋入段长度由2005年的50%增加到2013年的80%以上,而且平均埋入深度超过2.6m,自埋效果较好;而在管道路由与海流平行段或管道敷设于抗冲刷强海床上时,阻流板作用不能有效发挥,管道仍然呈现裸露状态。 展开更多

关键词 海底管道 阻流板 自埋 杭州湾

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杭州湾年最高潮位时空变化及其抬升原因分析 被引量：7

9

作者 潘存鸿 郑君 +1 位作者 吴修广 陈刚 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期394-400,418,共8页

基于杭州湾实测潮汐资料,对杭州湾年最高潮位时空变化、成因及影响因素进行了系统分析。结果表明:杭州湾年最高潮位呈波动式抬升,上升速率为0.95-1.84 cm/a,且湾顶大于湾中,湾中大于湾口;年最高潮位出现在8月的次数最多,其次是7月、9月... 基于杭州湾实测潮汐资料,对杭州湾年最高潮位时空变化、成因及影响因素进行了系统分析。结果表明:杭州湾年最高潮位呈波动式抬升,上升速率为0.95-1.84 cm/a,且湾顶大于湾中,湾中大于湾口;年最高潮位出现在8月的次数最多,其次是7月、9月和6月;乍浦站年最高潮位中受台风暴潮影响的占59%,出现在大潮期的占95%;治江缩窄一方面引起天文潮高潮位抬高,另一方面引起增水增大;20世纪80年代以来,影响杭州湾的台风强度增大和不利台风路径增多也引起增水增大;平均海平面上升加剧了杭州湾年最高潮位的抬升。 展开更多

关键词 年最高潮位 治江缩窄 风暴潮增水 海平面 杭州湾

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近50年来浙江入海河流水沙通量变化过程 被引量：15

10

作者 张伯虎 吴修广 谢东风 《泥沙研究》 CSCD 北大核心 2015年第6期21-26,共6页

基于1961—2012年浙江主要入海河流年径流量和输沙量的时间序列资料，结合流域降水量和相关人类活动，通过数理统计，阐述了河流入海水沙通量的多尺度变化过程。结果表明：1961—2012年浙江入海河流径流量基于多年平均值上下波动、无明... 基于1961—2012年浙江主要入海河流年径流量和输沙量的时间序列资料，结合流域降水量和相关人类活动，通过数理统计，阐述了河流入海水沙通量的多尺度变化过程。结果表明：1961—2012年浙江入海河流径流量基于多年平均值上下波动、无明显趋势性变化，降水量的波动是径流量年际变化的主要影响因素。近50年来，河流的输沙量年际波动比较剧烈，整体呈减少的态势。径流模数和输沙模数双累积拟合陆线表明，输沙量存在2—5个不等的时间尺度变化特征，各阶段输沙量明显减少与人类活动关系密切，流域的水土保持、水利枢纽兴建、人为采砂等活动改变了河流的水沙过程。 展开更多

关键词 浙江 水沙通量 时间尺度 降水量 人类活动

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基于FVCOM模式钱塘江河口涌潮三维数值模拟研究 被引量：17

11

作者 谢东风 潘存鸿 吴修广 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2011年第1期47-52,共6页

应用FVCOM模型进行钱塘江涌潮的二维和三维数值模拟,并使用2007年10月大潮期间的现场观测结果进行模型验证。结果表明,平面二维模拟结果与实测值吻合较好,与基于Godunov算法求解钱塘江涌潮二维特征的结果基本一致。三维计算结果再现了... 应用FVCOM模型进行钱塘江涌潮的二维和三维数值模拟,并使用2007年10月大潮期间的现场观测结果进行模型验证。结果表明,平面二维模拟结果与实测值吻合较好,与基于Godunov算法求解钱塘江涌潮二维特征的结果基本一致。三维计算结果再现了流速在垂向上的差异,以及在落潮转向涨潮时刻,涨潮先从底部开始,垂向上从底层向表层逐步从落潮流转为涨潮流。敏感性分析显示模型网格大小和曼宁系数的选取对模拟结果有较大的影响。 展开更多

关键词 钱塘江 涌潮 数值模拟 FVCOM

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用改进的Boussinesq方程模拟潜堤上的波浪变形 被引量：19

12

作者 郑永红 沈永明 +1 位作者 吴修广 游亚戈 《中国工程科学》 2004年第4期34-40,共7页

研究了一种改进的Boussinesq方程 ,采用预报校正格式对该方程进行了数值离散 ,并对淹没潜堤上的波浪变形进行了数值模拟 ,从数值模拟结果和实测值的比较结果来看 ,该方程能较好地模拟波浪在潜堤上传播时波面的变形过程 ,可以用于实际中... 研究了一种改进的Boussinesq方程 ,采用预报校正格式对该方程进行了数值离散 ,并对淹没潜堤上的波浪变形进行了数值模拟 ,从数值模拟结果和实测值的比较结果来看 ,该方程能较好地模拟波浪在潜堤上传播时波面的变形过程 ,可以用于实际中的波浪问题计算。这种改进的Boussinesq方程本身及其求解方法需做进一步的完善。研究结果为实际应用Boussinesq方程来研究复杂地形上的波浪传播提供一定的理论指导。 展开更多

关键词 改进的Boussinesq方程 数值模拟 波浪变形 潜堤

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疏浚土倾倒后悬浮泥沙扩散输移的数值模拟 被引量：14

13

作者 孙毛明 吴修广 +1 位作者 倪勇强 胡金春 《海洋学研究》 2009年第3期22-30,共9页

疏浚土的处置是航道疏浚整治中需要解决的问题。疏浚土在倾倒区倾倒之后,大部分疏浚土会沉积在抛泥区附近,其余泥沙将在抛泥点的局部区域形成高浓度悬沙,在重力、波浪、潮流、风生流等因素作用下扩散输移。建立了平面二维潮流、悬沙浓... 疏浚土的处置是航道疏浚整治中需要解决的问题。疏浚土在倾倒区倾倒之后,大部分疏浚土会沉积在抛泥区附近,其余泥沙将在抛泥点的局部区域形成高浓度悬沙,在重力、波浪、潮流、风生流等因素作用下扩散输移。建立了平面二维潮流、悬沙浓度增量输移扩散的数学模型,采用有限单元法离散求解,研究了虾峙门口外航道整治工程中疏浚土倾倒后悬浮泥沙在水体中的扩散输移,以此分析抛泥后不同悬沙浓度增量的悬浮泥沙的扩散范围。虾峙门口外外海处设置了1#、2#、3#倾倒区,模型计算结果表明,各悬沙浓度增量的悬浮泥沙扩散最大面积的最小值及包络线面积的最小值均发生在3#倾倒区抛泥的工况,原因在于3#倾倒区位于外海,水深明显大于1#、2#倾倒区,其倾倒区容积最大。可见,在水动力条件相当的情况下,水深条件形成的各倾倒区容积对悬浮泥沙的扩散和输移是有影响的。倾倒区容积越大,对悬浮泥沙扩散和输移越有利。从经济因素来看,疏浚船的运输距离所发生的运费是不可忽略的,疏浚航道至1#、2#倾倒区的距离要短于至3#倾倒区的距离,把疏浚土运至1#和2#倾倒区的运行费用明显低于运至3#倾倒区的运行费。研究结果建议,选择1#和2#倾倒区为疏浚土倾倒区,并根据潮流方向灵活安排施工作业,可将1#倾倒区作为落潮时疏浚土的倾倒区,2#倾倒区作为涨潮时疏浚土的倾倒区。 展开更多

关键词 抛泥 扩散输移 悬沙增量 疏浚土

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边界处正交的曲线网格生成技术合理调节因子选取的研究 被引量：4

14

作者 刘玉玲 魏文礼 +1 位作者 沈永明 吴修广 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第2期195-197,共3页

指出了 Thompson的曲线网格生成方法中调节因子的问题所在 ;借助于势流理论中的流线与势线正交的物理机理 ,导出了一种新的调节因子的表达式 ,并给出了曲线网格生成实例。实例检验表明 ,该调节因子能够对复杂边界的单连通域或多连通域... 指出了 Thompson的曲线网格生成方法中调节因子的问题所在 ;借助于势流理论中的流线与势线正交的物理机理 ,导出了一种新的调节因子的表达式 ,并给出了曲线网格生成实例。实例检验表明 ,该调节因子能够对复杂边界的单连通域或多连通域的水域生成理想的曲线网格 ,即边界处网格正交 ,内部网格分布能够适应物理量场的变化情形。 展开更多

关键词 调节因子 势流理论 曲线网格生成技术 流线 物理量场 计算流体动力学 边界 正交

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并排水平轴潮流能水轮机组水动力特性研究 被引量：4

15

作者 张继生 曹运修 +2 位作者 吴修广 宋凡 戴鹏 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期256-262,共7页

基于FLOW-3D软件平台建立三维水动力计算模型,研究水轮机横向间距、相对安装高度和来流速度对二台并排布置的水平轴潮流能水轮机组的水动力特性的影响。结果表明:随着横向间距的增大,水轮机组受到的与来流方向相同的最大水流作用力有一... 基于FLOW-3D软件平台建立三维水动力计算模型,研究水轮机横向间距、相对安装高度和来流速度对二台并排布置的水平轴潮流能水轮机组的水动力特性的影响。结果表明:随着横向间距的增大,水轮机组受到的与来流方向相同的最大水流作用力有一定减小,最大降幅达6.62%,尾流场中水流加速区域的最大流速也略有减小,最大降幅约1.21%;水轮机组相对安装高度和来流速度的改变,对其飞逸转速、最大水流作用力以及尾流场有显著影响。 展开更多

关键词 潮流能 水轮机 横向间距 相对安装高度 来流速度 水动力特性 数值模拟

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正交数值网格的生成及平面二维流场的数值模拟 被引量：6

16

作者 于曰旻 沈永明 +1 位作者 吴修广 唐军 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期90-93,共4页

提出了一种边界正交曲线网格的生成方法。在内域,求解拉普拉斯方程组生成二维正交曲线网格;在计算域边界,提出了正交曲线网格边界正交化处理的分段拉格朗日插值边界滑动法,并对控制方程N-S方程进行曲线坐标变换,使用SIMPLEC算法求解曲... 提出了一种边界正交曲线网格的生成方法。在内域,求解拉普拉斯方程组生成二维正交曲线网格;在计算域边界,提出了正交曲线网格边界正交化处理的分段拉格朗日插值边界滑动法,并对控制方程N-S方程进行曲线坐标变换,使用SIMPLEC算法求解曲线坐标下的k-ε双方程湍流模型。文中以长江重庆九龙坡弯道河段正态模型为资料进行验证,计算了流场,数值模拟结果与实测结果吻合较好。 展开更多

关键词 正交曲线网格 曲线坐标 k-ε湍流模型

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强潮海湾Spoiler海底管道冲刷机理分析 被引量：4

17

作者 刘光生 杨元平 +1 位作者 吴修广 李君 《海洋学研究》 CSCD 北大核心 2016年第2期53-59,共7页

本文基于历年检测资料统计分析了杭州湾海底输油管道裸露埋深状态变化规律,结合水文地形测量资料、辅以数学模型手段,从Spoiler自埋设计、杭州湾水流特性、管道路由海床演变特性以及人类活动等多因素探索了杭州湾海底管道裸露埋深状态... 本文基于历年检测资料统计分析了杭州湾海底输油管道裸露埋深状态变化规律,结合水文地形测量资料、辅以数学模型手段,从Spoiler自埋设计、杭州湾水流特性、管道路由海床演变特性以及人类活动等多因素探索了杭州湾海底管道裸露埋深状态变化的原因。研究结果表明:杭州湾管道80%以上处于埋深状态,局部管段长期裸露,裸露管段主要位于北岸深槽和庵东边滩滩坡区域;管道冲刷与管道路由海床演变特性、水流与管道夹角以及Spoiler自埋设计的发挥密不可分;杭州湾南岸围垦工程的实施与该区域管道裸露、掩埋状态密切相关。 展开更多

关键词 杭州湾 海底管线 SPOILER 海床演变 人类活动

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河口水沙数学模型的并行化研究 被引量：7

18

作者 程文龙 史英标 吴修广 《人民长江》 北大核心 2013年第15期54-57,共4页

为了提高河口水沙数学模型的计算速度,通过基于共享内存的OpenMP和基于区域分解的消息传递模型(MPI并行)两种并行方法,将串行的河口水沙数学模型并行化。将并行模型应用到钱塘江河口潮流泥沙运动模拟实例中。结果表明,该并行模型能大大... 为了提高河口水沙数学模型的计算速度,通过基于共享内存的OpenMP和基于区域分解的消息传递模型(MPI并行)两种并行方法,将串行的河口水沙数学模型并行化。将并行模型应用到钱塘江河口潮流泥沙运动模拟实例中。结果表明,该并行模型能大大提高计算速度。其中,OpenMP方法并行效率较低,而基于区域分解的MPI并行有很好的加速效果,在64个处理器上加速比可接近36,具有较大的推广价值。 展开更多

关键词 水沙数学模型 区域分解 并行化 MPI Metis OPENMP 河口

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FVCOM模型关键参数的处理及其在涌潮模拟中的应用 被引量：6

19

作者 程文龙 潘存鸿 吴修广 《海洋学研究》 CSCD 北大核心 2017年第1期33-40,共8页

通过改进海床阻力系数和设置合适的垂向紊动背景系数,应用FVCOM模型成功再现了钱塘江河口强涌潮的演进过程。海床阻力系数采用Manning公式形式,取值随水深、地形在0.000 2~0.002 9之间变化;垂向紊动背景系数取1×10^(-4) m^2/s。模... 通过改进海床阻力系数和设置合适的垂向紊动背景系数,应用FVCOM模型成功再现了钱塘江河口强涌潮的演进过程。海床阻力系数采用Manning公式形式,取值随水深、地形在0.000 2~0.002 9之间变化;垂向紊动背景系数取1×10^(-4) m^2/s。模拟结果较好地复演了涌潮到达时刻、涌潮高度及涌潮抬升过程、涌潮水平流速以及其沿垂向分布规律,表明阻力系数及垂向紊动背景系数等关键参数的改进和处理是合理的,可应用于涌潮三维潮流运动特征模拟。 展开更多

关键词 涌潮 FVCOM模型 三维数值模拟 阻力系数 垂向紊动系数

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非粘性沙坝溃决数学模型及求解 被引量：2

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作者 王立辉 潘存鸿 +2 位作者 吴修广 潘冬子 于普兵 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期859-863,共5页

考虑一维陡坡浅水方程与Exner方程耦合构建漫顶溃坝数学模型,利用Roe格式黎曼近似解法求解,并用预测-校正法处理源项保证水流、泥沙侵蚀输运和底床演变过程的计算稳定。模型实例计算结果表明,该方法能较好地计算非粘性模型沙坝漫顶溃决... 考虑一维陡坡浅水方程与Exner方程耦合构建漫顶溃坝数学模型,利用Roe格式黎曼近似解法求解,并用预测-校正法处理源项保证水流、泥沙侵蚀输运和底床演变过程的计算稳定。模型实例计算结果表明,该方法能较好地计算非粘性模型沙坝漫顶溃决问题,可为溃坝数值计算提供新的思路。 展开更多

关键词 浅水方程 Exner方程 漫顶溃坝 黎曼近似解法.

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