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水动力-应力-化学溶蚀耦合作用下劣化灰岩能量演化规律与损伤本构模型
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作者 杨忠平 侯善萌 +2 位作者 张益铭 高宇豪 刘新荣 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第4期759-768,共10页
库水位常年周期性波动,导致消落带基岩处于水动力冲蚀的干湿循环状态,加之覆岩的自重作用,促使基岩强度的劣化。为研究水动力-应力-化学溶蚀耦合条件下岩体劣化规律,在现场调查基础上,开展了该耦合条件下灰岩试样劣化试验,阐明了此条件... 库水位常年周期性波动,导致消落带基岩处于水动力冲蚀的干湿循环状态,加之覆岩的自重作用,促使基岩强度的劣化。为研究水动力-应力-化学溶蚀耦合条件下岩体劣化规律,在现场调查基础上,开展了该耦合条件下灰岩试样劣化试验,阐明了此条件下灰岩能量演化规律并提出了损伤本构模型。结果表明:根据能率-位移曲线,将岩石破坏过程划分为易损区压密、微裂隙闭合、弹性变形、微裂隙扩展及峰后破坏5个阶段;随着劣化应力的增加,部分耗散能提前释放,耗散能与弹性能相等时的应变逐渐减小;随着干湿循环次数的增加,其破坏时总能量对应力的敏感性增强;揭示了水动力-应力-化学溶蚀耦合机理;提出了水动力-应力-化学溶蚀耦合作用下考虑压密阶段劣化灰岩的损伤本构模型,预测精度较高,可为库区灾害预测防治提供一定的理论指导。 展开更多
关键词 动力-应力-化学溶蚀耦合 单轴压缩 能量演化 WEIBULL分布 本构模型
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基于分布式水文水动力耦合模型的秦淮河流域洪水模拟 被引量:2
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作者 王雨洁 李致家 +1 位作者 姚成 牛颢然 《河海大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期11-18,114,共9页
为更准确地模拟秦淮河流域洪水演进情况,采用松散耦合方法,结合水文、水动力过程,构建了分布式水文模型与一维、二维水动力耦合模型,该模型在上游采用网格新安江模型,下游则结合一维与二维水动力模型模拟复杂水流动态,在河道采用一维模... 为更准确地模拟秦淮河流域洪水演进情况,采用松散耦合方法,结合水文、水动力过程,构建了分布式水文模型与一维、二维水动力耦合模型,该模型在上游采用网格新安江模型,下游则结合一维与二维水动力模型模拟复杂水流动态,在河道采用一维模型,在主要城区采用二维模型进行模拟,形成全流域的分布式水文水动力耦合模型。验证结果表明:该模型能够有效模拟2015-2020年间的5场洪水,模拟结果的平均纳什效率系数达0.932,验证了模型的高精度与可靠性。以20200713号洪水为例模拟了下游南京市城区的淹没情况,发现秦淮河下游城区多处区域(如郑淮路、凤凰东街、武定门闸区域等)存在显著淹没风险,最大淹没水深均超过0.5m。 展开更多
关键词 动力耦合模型 淹没模拟 网格新安江模型 秦淮河流域
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基于格子Boltzmann重叠法求解一、二维耦合浅水动力学模型
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作者 杨浩 敬玥彤 +3 位作者 刘海飞 毕娟 王洪达 褚珣 《南水北调与水利科技(中英文)》 北大核心 2025年第1期110-117,129,共9页
提出一种重叠耦合法(superposition coupling method, SCM),以高精度地实现基于一维与二维格子Boltzmann方法 (lattice Boltzmann method, LBM)的水动力模型在复杂地形浅水区域的跨维度模拟耦合。对复杂地形区域的浅水水体进行水动力模... 提出一种重叠耦合法(superposition coupling method, SCM),以高精度地实现基于一维与二维格子Boltzmann方法 (lattice Boltzmann method, LBM)的水动力模型在复杂地形浅水区域的跨维度模拟耦合。对复杂地形区域的浅水水体进行水动力模拟通常涉及跨维度建模,可能会在某些边界处做近似处理,例如河流-湖泊汇合处、洪水淹没区和河口区域。为高效求解跨维度浅水方程(shallow water equations, SWE)问题,SCM通过在一维和二维LBM模型边界处人工设置重叠区域,使不同维度的2个模型在该区域交换水动力信息。在重叠区域采用零梯度边界条件,从而得到耦合所需的变量。1D-2D耦合模型通过了圆形空腔射流和急弯河道2个验证模型的比较测试,结果显示一、二维耦合模型的精度与二维模型基本相当。本研究通过SCM有效地求解了跨维度浅水方程问题,提高了一维与二维模型间的耦合精度,为复杂地形浅水区域的水动力模拟提供了技术支撑。 展开更多
关键词 格子BOLTZMANN方法 动力模型 一、二维耦合 重叠法 方程
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基于水质水量耦合模型的南涑河水资源调度模拟分析
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作者 侯祥东 赵香玲 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第6期29-35,共7页
南涑河是淮河流域一条重要的城市河流,对其开展水质水量研究并通过合理调度改善水环境,对保障水生态环境健康、提高当地人民群众幸福指数具有重要意义。选取南涑河流域为研究区域,以主要污染物COD、NH_(3)-N为水环境评价指标,基于MIKE1... 南涑河是淮河流域一条重要的城市河流,对其开展水质水量研究并通过合理调度改善水环境,对保障水生态环境健康、提高当地人民群众幸福指数具有重要意义。选取南涑河流域为研究区域,以主要污染物COD、NH_(3)-N为水环境评价指标,基于MIKE11软件构建一维水质水量耦合模型,分析汛期、非汛期水环境容量的动态变化及不同调度方案下南涑河的水质变化,寻找最佳调度方案。结果表明:南涑河的主要污染物COD、NH_(3)-N浓度在Ⅰ—Ⅴ类之间波动,汛期水质发生显著恶化,COD、NH_(3)-N的水环境容量在汛期达到峰值。基于控制支流污水汇入和增大干流流量的水质改善方法共提出7种调度方案。对比发现藕蒲沟支流汇入是干流水质恶化的主要原因,因此,推荐改善水质的最佳调度方案为增大干流流量并关闭藕蒲沟支流的闸阀,阻止污染物汇入干流。构建的一维水质水量耦合模型符合南涑河的实际情况,能够用于南涑河水环境研究,提出的调度方案可切实有效改善南涑河水质,保障水生态环境健康。 展开更多
关键词 资源调度 水质耦合模型 MIKE11 环境容量 生态调度 南涑河
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基于水质水动力模型的人工调蓄池高质量供水研究
5
作者 王艳 王韧 +1 位作者 杨金凤 张秀微 《人民长江》 北大核心 2025年第2期9-16,共8页
为充分总结人工调蓄池工程高质量供水技术经验,基于南水北调亦庄调节池工程运行实践,对其供水现状和2017~2023年的运行情况进行分析,对水源补给、常态化供水量、水体空间分布等因素对水质质量的影响进行研究,构建水质水动力模型模拟变... 为充分总结人工调蓄池工程高质量供水技术经验,基于南水北调亦庄调节池工程运行实践,对其供水现状和2017~2023年的运行情况进行分析,对水源补给、常态化供水量、水体空间分布等因素对水质质量的影响进行研究,构建水质水动力模型模拟变化趋势,总结人工调蓄池高质量供水实践经验,并提出长效改进建议。结果表明:①亦庄调节池为人工蓄水池,受调度需求影响,来水停留时间不稳定,水体氮磷营养盐、有机物、叶绿素自身的季节性变化规律并不明显。②水量补给对水质质量影响较大,当单次补水量达到10.0万m 3以上时,氨氮浓度从0.40 mg/L降低至0.21 mg/L,降低近50%,总氮浓度从1.40 mg/L降低至0.90 mg/L,下降36%左右。当单次补水量低于10.0万m 3时,叶绿素a平均浓度约为7.00μg/L;当单次补水量达到20.0万m 3以上时,叶绿素a平均浓度约为3.00μg/L;持续向水厂供水20.0万m 3/d的运行状态下,叶绿素a平均浓度约为2.50μg/L。③在常态化日供水量控制在20.0万m 3及以上(人工调蓄池总调蓄容积的8%左右)时,采取调节池一期、二期联合调度供水模式,延长水流路径,充分交换水体,通过以空间换时间的策略实现净化水质的目的,可同时满足供水需求和水体质量维持需求。研究成果可为水利工程人工调蓄池高质量供水的运行管理提供参考。 展开更多
关键词 人工调蓄池 水质动力模型 高质量供 亦庄调节池 北调中线工程
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煤矿矿井水水质形成及演化的水动力场-水化学场-微生物场耦合作用与数值模拟 被引量:8
6
作者 孙亚军 熊小锋 +4 位作者 陈歌 徐智敏 张莉 赵先鸣 DMYTRO Rudakov 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期941-957,共17页
煤矿矿井水的水质形成与演化过程机理复杂,受水动力场、水化学场和微生物场等多场作用影响显著。深入研究并揭示煤矿矿井水水质形成机理与演化趋势、阐明采空区封闭后矿井水的多场耦合作用机制是矿井水污染防控与修复的理论基础。以鄂... 煤矿矿井水的水质形成与演化过程机理复杂,受水动力场、水化学场和微生物场等多场作用影响显著。深入研究并揭示煤矿矿井水水质形成机理与演化趋势、阐明采空区封闭后矿井水的多场耦合作用机制是矿井水污染防控与修复的理论基础。以鄂尔多斯盆地某煤矿采空区为水文地质原型,在前期研究的基础上,进一步建立了煤矿采空区积水水位回升、蓄满后水动力-水化学-微生物场(HCB)多场耦合室内相似模拟和数值模型。采空区水动力场研究结果表明基质-裂隙双孔隙模型能有效模拟采空区水位回升过程,模拟误差为9.9%,其模拟精度远高于理论预测和单孔隙模型。水化学场模拟结果与试验较为吻合,SO_(4)^(2-)、HCO_(3)-和p H模拟相对误差分别为3.0%、21.0%和6.2%,模拟结果较为可靠。模拟结果显示采空区蓄水过程中水岩反应和微生物作用不明显;而蓄满后水动力几乎停滞,但水化学场和微生物场较为活跃,2号煤和3号煤层中黄铁矿的氧化反应使得SO_(4)^(2-)质量浓度提升约24.6%;后期采空区水环境演化为弱酸性、厌氧还原条件,微生物降解作用凸显,将SO_(4)^(2-)有一定的“自净”能力。通过调整微生物代谢速率常数,可将SO_(4)^(2-)降解比例提高到61.6%。实际工程场景中可通过补充碳源、人工建立密闭厌氧环境等强化手段实现这一目标。将多场耦合室内试验和数值模拟技术拓展到煤矿采空区积水水质形成与演化规律研究,研究结论可为煤矿区矿井水污染防治提供指导。 展开更多
关键词 矿井水质 动力 化学场 微生物场 多场耦合
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基于水文水动力模型和机器学习模型耦合的河道水位预报方法 被引量:3
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作者 胡义明 陈钰 +4 位作者 周瑛 李彬权 陈丞 许栋 梁忠民 《水电能源科学》 北大核心 2024年第10期29-32,共4页
为探讨利用水文水动力模型和机器学习模型来提高河道水位预报精度的可行性,首先利用水文水动力模型进行河道水位预报,采用支持向量机模型对水文水动力模型的预报结果进行校正,进而构建了一种耦合水文水动力模型和机器学习模型的河道水... 为探讨利用水文水动力模型和机器学习模型来提高河道水位预报精度的可行性,首先利用水文水动力模型进行河道水位预报,采用支持向量机模型对水文水动力模型的预报结果进行校正,进而构建了一种耦合水文水动力模型和机器学习模型的河道水位预报模型。在广州市南沙区蕉西水闸的应用结果表明,构建的耦合模型的预报效果优于单一的水文水动力模型,明显地提高了不同预见期下的水位预报精度;尽管随着预见期的增加,耦合模型的预报精度有一定的衰减趋势,但整体上仍优于水文水动力模型提供的水位预报结果。 展开更多
关键词 位预报 动力模型 机器学习模型 耦合模型
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波流耦合作用下深水桥墩群桩基础动力响应研究
8
作者 金仁贵 吴文兵 陈力博 《安全与环境工程》 北大核心 2025年第3期136-142,共7页
为探明深水桥墩群桩基础在波流耦合作用下的动力响应特征,选用会战谱模拟波浪的非线性作用,运用MATLAB软件编程求解波流力时程曲线,基于ANSYS数值分析软件建立泰和赣江特大桥3#桥墩结构的三维有限元模型,模拟深水桥墩群桩基础在波流耦... 为探明深水桥墩群桩基础在波流耦合作用下的动力响应特征,选用会战谱模拟波浪的非线性作用,运用MATLAB软件编程求解波流力时程曲线,基于ANSYS数值分析软件建立泰和赣江特大桥3#桥墩结构的三维有限元模型,模拟深水桥墩群桩基础在波流耦合作用下的响应规律,并开展瞬态动力分析。结果表明:桥墩基础墩顶处位移表现出累积趋势,墩身、墩底和桩顶处的位移、应力、应变呈现非线性波动特征;横桥向变形量在墩顶处最大,向下逐渐减小,最小值在桩顶处;墩身的应力、应变的最大值分别位于静水面处和墩底与承台相交处,最小值位于墩顶、桩顶处。该研究结果可为深水桥墩基础的设计与运营维护提供理论指导。 展开更多
关键词 桥墩 群桩基础 动力响应 波流耦合作用 数值计算 三维有限元模型
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二维溃坝洪水演进耦合溃口模型研究及应用
9
作者 刘远财 方敏 +4 位作者 卢林晶 任哲 崔朋飞 刘阳 刘炳义 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第8期8-13,19,共7页
水库大坝在防洪、发电、航运等方面取得巨大成效的同时,也存在着溃坝等潜在的安全隐患。随着极端气象事件发生频率的增加,水库溃坝致灾风险增大,溃坝洪水分析显得尤为重要。溃坝洪水演进模拟是溃坝风险分析的重要手段,既往研究对溃口流... 水库大坝在防洪、发电、航运等方面取得巨大成效的同时,也存在着溃坝等潜在的安全隐患。随着极端气象事件发生频率的增加,水库溃坝致灾风险增大,溃坝洪水分析显得尤为重要。溃坝洪水演进模拟是溃坝风险分析的重要手段,既往研究对溃口流量模拟多采用宽顶堰公式,未考虑溃口流量受坝下游水深、溃口发展过程等要素影响。为充分考虑坝下水深、溃口发展过程等因素对溃坝洪水演进过程的影响,在总结前人研究成果基础上,提出了二维溃坝洪水演进耦合溃口模拟模型,该模型通过概化溃口形状的发展过程,耦合水库水量平衡分析与平面二维水动力计算,对溃口溃决过程与坝下游洪水演进过程进行模拟,实现溃口流量的自动计算及其与坝下洪水演进的实时交换。采用经验公式和实验数据分别进行验证,模型计算结果与经验公式和试验数据均较为接近,说明模型计算结果是可靠的。利用该模型模拟某水库大坝溃坝洪水,并根据模拟结果对溃坝洪水流量变化过程、水库水位变化过程、洪水淹没过程以及特征点、典型断面的洪水演进过程进行分析,结果表明,研究构建模型的模拟结果合理,符合实际物理过程,对溃坝洪水研究是适用的。 展开更多
关键词 溃坝洪 二维动力模型 模拟 溃口模型 耦合模型
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不同库水模型对面板堆石坝动力特性和地震响应的影响
10
作者 刘远财 张水锋 张毅飞 《华北水利水电大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期115-123,共9页
面板堆石坝目前已成为水利工程中的主要坝型之一,研究不同库水模型对其动力特性和地震响应的影响具有重要的实际意义。以某混凝土面板堆石坝为例,主要探讨了不同库水模型对面板堆石坝自振特性的影响,并对库水可压缩性、不同库水位对面... 面板堆石坝目前已成为水利工程中的主要坝型之一,研究不同库水模型对其动力特性和地震响应的影响具有重要的实际意义。以某混凝土面板堆石坝为例,主要探讨了不同库水模型对面板堆石坝自振特性的影响,并对库水可压缩性、不同库水位对面板堆石坝动水压力分布规律及动力响应的影响进行了分析。结果表明:坝体蓄水后堆石料的弹性模量增大,使面板堆石坝满库时的基频高于空库时的基频;与不考虑动水压力相比,考虑动水压力作用会降低坝体基频,但总体上不同库水模型对面板堆石坝基频的影响并不显著;库水可压缩性对面板堆石坝的动力特性和地震响应的影响不显著;当水位较高时,不考虑动水压力计算出的坝体动力响应会产生较大误差,且随着库水位的升高,动水压力对面板堆石坝动力响应的影响越来越明显。 展开更多
关键词 面板堆石坝 压力 动力响应 流固耦合 模型
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珠江三角洲一维河网与三维河口耦合水质模型模拟与验证 被引量:11
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作者 胡嘉镗 李适宇 +1 位作者 裴木凤 耿兵绪 《海洋与湖沼》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期1-9,共9页
在一维与三维耦合水动力、悬沙模型的基础上,构建了珠江三角洲一维与三维耦合水质模型。模型中包括浮游植物-氮-磷-碳-溶解氧循环,并考虑颗粒物在底泥与水体界面的再悬浮过程。选择了三个代表性时段(1999年1月、1999年7月与2000年)进行... 在一维与三维耦合水动力、悬沙模型的基础上,构建了珠江三角洲一维与三维耦合水质模型。模型中包括浮游植物-氮-磷-碳-溶解氧循环,并考虑颗粒物在底泥与水体界面的再悬浮过程。选择了三个代表性时段(1999年1月、1999年7月与2000年)进行水质模拟,并采用相应水期的实测资料进行验证。结果表明,耦合水质模型计算效果良好,较好地再现了整个研究区域内各水质要素的时空分布规律,成功描述了珠江三角洲河网与河口区的动力与生物化学变化过程。 展开更多
关键词 珠江口 感潮河网 数值模拟 一维与三维耦合水质模型
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浅水湖泊群连通与调水的二维水动力-水质耦合模型研究 被引量:12
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作者 黎育红 贺石磊 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2015年第1期21-27,38,共8页
将湖泊群连通并进行引清调水的水环境污染治理模式在浅水湖泊分布比较集中的地区逐渐受到人们的关注。为了探究独立湖泊群相互连通引水后各湖区的水动力水质变化情况,以武汉大东湖生态水网工程的建设为背景,建立了湖泊群二维水动力-水... 将湖泊群连通并进行引清调水的水环境污染治理模式在浅水湖泊分布比较集中的地区逐渐受到人们的关注。为了探究独立湖泊群相互连通引水后各湖区的水动力水质变化情况,以武汉大东湖生态水网工程的建设为背景,建立了湖泊群二维水动力-水质耦合模型。采用适合复杂边界的非结构化网格,考虑湖底地形和气候条件,考虑污染物的输入、迁移和转化,以及蓝藻等浮游生物的生长条件,分别利用东湖2006年6月和2007年6月的野外数据对所建模型进行参数的率定和校核,并利用2012年6月实测数据对3种引水方案与3种连通模式组合情况下湖泊群的BOD5,TP,TN以及Chl-a等生化指标的变化情况进行模拟,对稳定运行30 d后的模拟结果进行比较分析。结果表明:引水工程中,对于水域面积较大的湖泊,风力作用依旧是影响流场的主要因素;同样的引水流量下,不同的调水方案对水质改善结果有较大差别;湖泊群中隔堤的存在会给湖泊污染治理带来困难,而在湖泊群中适当区域设置生态小岛对水质变化过程影响微弱。 展开更多
关键词 湖泊群 动力-水质耦合模型 方案 风生流 情景规划方法
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网格尺度对三维水动力模型模拟滨海地区潮流特性影响的数值分析
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作者 刘姣男 韩丽娟 +1 位作者 乔建浩 郝瑞霞 《辐射防护》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期391-402,共12页
构建了三门湾三维水动力模型,将计算结果与实测资料进行对比分析后设置了不同的网格尺度,对三个断面和四个典型点的潮流特性进行了分析。结果表明:当研究水域为港汊较多、地形复杂的海湾时,数值模拟计算值的相对偏差会随着网格尺度增大... 构建了三门湾三维水动力模型,将计算结果与实测资料进行对比分析后设置了不同的网格尺度,对三个断面和四个典型点的潮流特性进行了分析。结果表明:当研究水域为港汊较多、地形复杂的海湾时,数值模拟计算值的相对偏差会随着网格尺度增大而增大,当网格尺度增大到一定值时,相对偏差会由于多种误差的正负累积而趋于稳定。地形是影响潮流计算的关键因素,在地形变化剧烈和水深较小的潮间带水域的潮差和流速值相对变化较大,在水深较大的平坦区域则几乎不受网格尺度的影响;流向对网格尺度的敏感程度较低,与网格尺度无明显关系;水平涡粘系数与网格面积呈正相关,且网格面积对流速变形率Sij较大处影响较大。综合分析,在进行潮流计算时,需要在地形复杂的岸边、水深较小的潮间带以及岛屿间进行网格的加密处理,考虑计算时间、模型计算的稳定收敛以及计算值的精确度等因素,确定合适的计算网格尺度,使得计算结果满足精度要求。 展开更多
关键词 三维动力模型 网格尺度 潮流特性 数值模拟
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海上浮式风机多体系统耦合动力模型研究 被引量:6
14
作者 李书进 郑达成 孔凡 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期20-30,共11页
海上浮式风机是近年来随着海上风电的快速发展,为了捕获深海更丰富、更持久的风能而提出的一种风力发电装置,已成为当今风能开发的主要方向。作为一种多体系统,由于海上浮式风机结构特殊,加上环境复杂,对其进行准确的计算和分析尤为重... 海上浮式风机是近年来随着海上风电的快速发展,为了捕获深海更丰富、更持久的风能而提出的一种风力发电装置,已成为当今风能开发的主要方向。作为一种多体系统,由于海上浮式风机结构特殊,加上环境复杂,对其进行准确的计算和分析尤为重要。本文对海上浮式风机的耦合动力模型进行了研究,建立了复杂工况下Spar型海上浮式风机改进的14-DOF耦合动力模型,包括气动力模块、水动力模块和结构分析模块等,用于扩展其适用范围和准确计算风机的动力响应,并通过数值仿真对所建模型进行了分析和验证。主要的改进有:不对平台和塔架的转动角度作小量近似,扩展其适用范围;考虑角速度和欧拉角速度的换算关系,不作等化处理。此外,所建模型考虑风机叶片扭转角对叶片变形的影响,得到了较为准确的叶片面内外响应。同时采用线性势流理论对水动力进行计算,较之Morison方程适用性更广。仿真分析表明,本文所建模型可以更准确地计算海上浮式风机系统的动力响应,且具有更广的适用范围。 展开更多
关键词 海上浮式风机 多体系统 动力分析 动力分析 耦合模型
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城市内涝洪水数值模拟及三维场景构建研究 被引量:1
15
作者 唐楷文 徐刚 +1 位作者 吴浩 阮全胜 《水文》 北大核心 2025年第1期45-52,共8页
为了更好地评估城市内涝洪水灾害,探讨了基于水动力学模型的城市内涝洪水模拟方法及基于GIS技术的三维场景构建技术。通过将SWMM与OpenFOAM耦合,提出了一种城市洪涝数值模拟模型,用于定量模拟洪水过程,获得了城市内涝洪水在不同时间点... 为了更好地评估城市内涝洪水灾害,探讨了基于水动力学模型的城市内涝洪水模拟方法及基于GIS技术的三维场景构建技术。通过将SWMM与OpenFOAM耦合,提出了一种城市洪涝数值模拟模型,用于定量模拟洪水过程,获得了城市内涝洪水在不同时间点的流速、水深和流量网格数据。在城市地形和建筑实景模型方面,提出了一种三维洪水场景构建方法,弥补了传统二维场景模型仅具有单一水平面高程信息的不足。以随州市张家坂桥渠排水区为研究区,分析了不同重现期暴雨情况下的城市洪涝模拟效果。结果表明,经过实测降雨验证,模型在研究区域内表现出较高的精度;同时,三维洪水场景能够准确反映城市洪涝过程的状态,可为评估城市内涝洪水灾害及城市防洪排涝能力建设提供技术支持。 展开更多
关键词 城市洪涝 动力模型耦合 数值模拟 三维场景构建 城市洪涝灾害评估
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流域水文、水动力、水质模型联合应用研究进展 被引量:22
16
作者 张婷 徐彬鑫 +2 位作者 康爱卿 郑彦辰 李建柱 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2021年第3期11-19,共9页
流域水文、水动力、水质模型联合应用可以实现水资源从源头运动到不同水体的全过程模拟,对水资源开发利用与综合管理决策具有重要的意义。为深入了解流域耦合模型的发展与演变过程,总结了水文、水动力与水质3类模型的结构与特点,探讨了... 流域水文、水动力、水质模型联合应用可以实现水资源从源头运动到不同水体的全过程模拟,对水资源开发利用与综合管理决策具有重要的意义。为深入了解流域耦合模型的发展与演变过程,总结了水文、水动力与水质3类模型的结构与特点,探讨了各类模型在耦合应用中的作用,综合评价了单向传输耦合、双向传输耦合与接口传输耦合各自的优势与不足,并对耦合模型中的时空匹配问题进行了讨论。指出目前耦合模型中存在着结构松散和参数率定、应用标准不明确等问题,未来耦合模型将成为解决流域智能管理与决策问题的重要手段。 展开更多
关键词 模型 动力模型 水质模型 耦合方式 尺度匹配
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鄱阳湖二维水动力和水质耦合数值模拟 被引量:24
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作者 赖锡军 姜加虎 +1 位作者 黄群 徐力刚 《湖泊科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期893-902,共10页
针对大型通江湖泊水位变化剧烈,地形起伏多变,岸线复杂,湖泊内部窄小洪道与大面洲滩和洼地连接复杂,湖泊洲滩出露、淹没频繁交替等湖泊水情和地貌特征,基于二维浅水方程和对流扩散方程组构建了鄱阳湖二维水动力和水质耦合模拟模型.模型... 针对大型通江湖泊水位变化剧烈,地形起伏多变,岸线复杂,湖泊内部窄小洪道与大面洲滩和洼地连接复杂,湖泊洲滩出露、淹没频繁交替等湖泊水情和地貌特征,基于二维浅水方程和对流扩散方程组构建了鄱阳湖二维水动力和水质耦合模拟模型.模型采用非结构网格有限体积法进行离散,以HLLC算法计算单元界面的水量、动量和物质输运通量.水陆边界通过水深自动判别,为湖泊洲滩出露、淹没过程的模拟提供了合理有效的途径.该模型适合于模拟鄱阳湖这类水陆界面动态变化极为显著的湖泊中的水流运动及其物质输运过程.在1998年全年水情率定的基础上,计算了2008年1-10月的水动力和水质(高锰酸盐指数和氨氮两个指标)时空分布.并用实测水位、高锰酸盐指数和氨氮浓度过程数据以及遥测水域范围等,从时间过程和空间分布上检验了鄱阳湖模型的可靠性.鄱阳湖耦合模型克服了这类复杂水域水动力及其物质输运过程模拟的困难,为相关应用提供了参考. 展开更多
关键词 动力 水质 数学模型 非结构网格 鄱阳湖
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煤矿矿井水水质形成及演化的水动力场驱动作用及数学模型构建 被引量:12
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作者 孙亚军 赵先鸣 +11 位作者 徐智敏 张莉 陈歌 冯琳 李鑫 陈天赐 袁慧卿 刘琪 郭娟 张健 刘嘉欣 熊小锋 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期4157-4170,共14页
煤矿开采过程必然引起区域地下水动力场的改变,并在一定程度上影响着矿井水的水质形成与演化,甚至诱发煤矿区地下水环境的污染问题。研究并揭示煤矿矿井水水质形成与演化的水动力场驱动机制及其关键参数的定量计算方法,是定量刻画煤矿... 煤矿开采过程必然引起区域地下水动力场的改变,并在一定程度上影响着矿井水的水质形成与演化,甚至诱发煤矿区地下水环境的污染问题。研究并揭示煤矿矿井水水质形成与演化的水动力场驱动机制及其关键参数的定量计算方法,是定量刻画煤矿区地下水污染问题及开展相应控制与修复工作的前提。本研究以鄂尔多斯矿区某煤矿的采空区为地质背景,阐明了其积水形成的水动力场演化过程与机制,根据水动力场流动路径的差异将其分为采空区水位回升阶段和蓄满水量交换阶段;在此基础上,揭示了采空区水质形成及演化的以水动力场为主要驱动力,水化学场、微生物场等多场协同作用的复杂过程;建立了基于顶板导水裂隙带不同垂高空隙反演的分层渗透系数定量计算模型,为开采扰动后采空区积水水位回升及蓄满后水量交换的计算奠定了理论基础;利用相似材料模拟试验和室内三维箱式模拟试验的实测数据与模型计算结果进行对比,理论计算渗透系数K和采空区水位回升高度随时间的变化与试验实测误差分别约为13.2%和22.5%,验证了理论计算模型的可靠性;最后,在煤矿采空区水动力场以及水动力场影响下的水化学场、微生物场的控制方程的基础上,明晰了水动力场–水化学场–微生物场之间的耦合关系,构建了水动力场主导下的多场耦合作用本构模型,为进一步探究水动力场耦合驱动下的煤矿矿井水水质形成及演化规律的多场耦合数值模型构建提供启示。该研究补充和扩展了煤矿矿井水污染防治理论。 展开更多
关键词 矿井水质 采空区 动力 渗透系数 多场耦合
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城市洪涝水文水动力耦合模型构建与评估 被引量:77
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作者 黄国如 陈文杰 喻海军 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期334-344,共11页
为降低暴雨洪涝灾害损失,利用数值模拟方法研究城市洪涝过程,提前获取可靠的洪涝水情信息,具有重要的现实意义。根据城市洪涝过程的水文水动力学原理和方法,以SWMM模型与自主研发的二维模型为基础,提出一、二维模型耦合的具体方法,通过... 为降低暴雨洪涝灾害损失,利用数值模拟方法研究城市洪涝过程,提前获取可靠的洪涝水情信息,具有重要的现实意义。根据城市洪涝过程的水文水动力学原理和方法,以SWMM模型与自主研发的二维模型为基础,提出一、二维模型耦合的具体方法,通过水平和垂直方向的连接构建水文水动力耦合模型。研究提出基于DLL的一、二维模型耦合策略,以垂向连接问题为理论案例,将模拟结果与InfoWorks ICM软件结果进行对比分析,阐明该垂向连接方式的合理性。以广州市东濠涌流域为实际案例,构建了东濠涌流域城市洪涝水文水动力耦合模型,选用2场实测降雨对模型进行模拟分析,发现模型在一维排水系统排水能力和二维地表积水的模拟均具有较好的精度和可靠性。结果表明所提出的连接算法合理可行,所构建的水文水动力耦合模型具有一定的可靠性,对城市洪涝模拟分析具有较好的应用价值。 展开更多
关键词 城市洪涝 动力耦合模型 垂向连接 东濠涌流域
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数字孪生丹江口水质模型关键技术与应用 被引量:8
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作者 靖争 曹慧群 +2 位作者 林莉 秦赫 郭晓明 《人民长江》 北大核心 2024年第8期222-230,共9页
数字孪生技术作为近年来的创新技术,通过构建精确的虚拟模型实现了对实际物理世界的高度映射,为解决传统水质安全管理中的难题提供了全新的视角和方法。水质模型是实现数字孪生湖库水质安全精准映射和虚实互动的核心。围绕南水北调中线... 数字孪生技术作为近年来的创新技术,通过构建精确的虚拟模型实现了对实际物理世界的高度映射,为解决传统水质安全管理中的难题提供了全新的视角和方法。水质模型是实现数字孪生湖库水质安全精准映射和虚实互动的核心。围绕南水北调中线工程的水源地——丹江口水库的水质安全管理需求,针对传统模型存在的模拟失真、误差累积、计算速度慢及无法满足突发污染事件实际决策要求等各种技术难题,提出了一种新型三维水动力水质模型,并利用实地流场观测和水质监测数据进行了模型校验。结果表明:该模型主要改进了组合σ/z网格、总磷本构方程、突发污染投药处置模拟、OpenMP并行计算、水动力预计算和双时间步长模式、污染团扩散轨迹示踪等关键技术,显著提升了模型的计算效率和模拟精度;通过在2023年汉江秋汛期间对丹江口水库水质安全管理的实际应用,证明了该模型能有效支持水质安全“四预”功能(预报、预警、预演、预案),模拟结果为汉江秋汛防御及汛后蓄水水质安全保障提供了重要技术支撑。 展开更多
关键词 数字孪生 水质安全 水质模型 动力水质模型 丹江口
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