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基于二维水动力模型与数据融合的电力设施淹没风险动态评估及预警方法
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作者 于浩 张健 +4 位作者 朱广杰 瞿舜克 肖克江 雷兴炜 陈亮 《电力系统保护与控制》 北大核心 2025年第15期71-82,共12页
为应对暴雨引发的电力设施淹没导致电网系统故障和供电瘫痪的问题,提出了一种基于二维水动力模型与数据融合的动态评估与预警机制。首先,结合芝加哥降雨模型与二维水动力模型,精确模拟关键电力设施位置的积水深度,提高预测准确性。其次... 为应对暴雨引发的电力设施淹没导致电网系统故障和供电瘫痪的问题,提出了一种基于二维水动力模型与数据融合的动态评估与预警机制。首先,结合芝加哥降雨模型与二维水动力模型,精确模拟关键电力设施位置的积水深度,提高预测准确性。其次,考虑积水深度、设备类型和可能的故障模式等因素,开发了一个综合评价体系,以量化电力设施因淹没而发生故障的风险。此外,构建了融合变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)和长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)的短期负荷预测模型VMD-LSTM,为暴雨期间的电网负荷变化提供精准预测,并作为风险评估的重要依据。最后,设计了一套风险预警等级方案,能够准确标记需预警的电网节点,为管理者提供科学决策支持。通过具体区域电网案例分析,展示了该方法的有效性和实用性,为防灾减灾提供了坚实的技术支撑。 展开更多
关键词 暴雨淹没 电力设施 风险评估 负荷预测 动力模型
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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
2
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、耦合 重叠法 方程
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二维水动力模型在渭河防洪评价中的应用 被引量:2
3
作者 赵晶 张家军 李兰涛 《人民黄河》 CAS 北大核心 2024年第12期62-66,72,共6页
二维水动力模型可以模拟水体在自然和人工水系统中的演进,应用越来越广泛。通过对渭河岐山县岐星段进行实地查勘、大断面测量,利用无人机倾斜摄影系统进行数据采集,生成立体模型、DEM数字高程模型并绘制1∶500地形图。根据历史资料进行... 二维水动力模型可以模拟水体在自然和人工水系统中的演进,应用越来越广泛。通过对渭河岐山县岐星段进行实地查勘、大断面测量,利用无人机倾斜摄影系统进行数据采集,生成立体模型、DEM数字高程模型并绘制1∶500地形图。根据历史资料进行河势演变分析,利用曼宁公式、二维水动力数学模型进行洪水分析计算,并对计算结果分析比较。二维模型考虑了沿程的水位变化、能量传递、弯道的能量耗散,整治工程实施后,工程河段100 a一遇洪水二维水动力模型计算水位比实施前上升0.10~0.48 m。 展开更多
关键词 防洪评价 动力模型 整治工程 渭河
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二维溃坝洪水演进耦合溃口模型研究及应用
4
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 动力模型 模拟 溃口模型 耦合模型
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库区平面二维水沙数学模型的研究与应用 被引量:3
5
作者 马菲 韩其为 +1 位作者 李大鸣 关建伟 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2011年第7期35-39,共5页
本文建立了库区平面二维水沙数学模型,应用有限体积法思想,增强了模型的适应性和灵活性。利用该模型对庙宫水库库区内的水流和泥沙冲淤进行分析研究,结果表明,模型能较好地模拟水库的河道水流泥沙运动及河床变形情况,将其应用于庙宫水... 本文建立了库区平面二维水沙数学模型,应用有限体积法思想,增强了模型的适应性和灵活性。利用该模型对庙宫水库库区内的水流和泥沙冲淤进行分析研究,结果表明,模型能较好地模拟水库的河道水流泥沙运动及河床变形情况,将其应用于庙宫水库蓄水排沙预报的模拟计算中,通过综合对比,提出了水库现状泄流条件下最优清淤方案。 展开更多
关键词 平面流泥沙数学模型 冲淤演变 庙宫
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河市州河大桥通航水流平面二维数学模型研究 被引量:1
6
作者 喻涛 王平义 《重庆交通大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2009年第2期302-305,329,共5页
采用平面二维水流数学模型,分析了州河大桥建桥前后的通航水流条件。通过工程修建前后水面线和流场的计算和分析,表明州河大桥的修建对各级流量下河道的水位、过水断面面积和河宽的变化影响很小,对主河道流场基本不会产生影响,论证了大... 采用平面二维水流数学模型,分析了州河大桥建桥前后的通航水流条件。通过工程修建前后水面线和流场的计算和分析,表明州河大桥的修建对各级流量下河道的水位、过水断面面积和河宽的变化影响很小,对主河道流场基本不会产生影响,论证了大桥修建的可行性。 展开更多
关键词 州河大桥 通航 数学模型 平面
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长江藕池口水道平面二维水沙数学模型研究 被引量:3
7
作者 李明 刘林 郑力 《人民长江》 北大核心 2011年第15期63-65,91,共4页
针对三峡水库蓄水以后,藕池口水道滩槽格局稳定性下降,航道条件持续恶化的情况,开展了水道演变相关研究工作。模拟并预测了这一典型弯曲分汊河段在新水沙条件下的演变趋势。研究结果表明,三峡水库蓄水以后,该水道倒口窑心滩从生成到并... 针对三峡水库蓄水以后,藕池口水道滩槽格局稳定性下降,航道条件持续恶化的情况,开展了水道演变相关研究工作。模拟并预测了这一典型弯曲分汊河段在新水沙条件下的演变趋势。研究结果表明,三峡水库蓄水以后,该水道倒口窑心滩从生成到并岸的周期性演变规律并未发生本质性变化,且该区域可能在倒口窑心滩并岸之后发育新的心滩;航宽有不断变窄的趋势,建议及早展开系统治理,以保证该航道稳定的通航条件。 展开更多
关键词 河道演变 航道条件 平面数学模型 三峡工程
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平面二维河道水流泥沙数学模型 被引量:1
8
作者 王金瑞 卢玫君 尹华伟 《华北水利水电学院学报》 1999年第2期5-8,17,共5页
引入通度概念处理河道不规则边界,用ADI算法求解沿水深平均方程,破开算子法解悬移质不平衡输沙方程及河床变形方程,建立了平面二维河道水流泥沙数学模型,并通过物理模型试验对数学模型进行检验。
关键词 平面河道 流泥沙 数学模型 河床变形
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二维数学模型在泵站上游水动力研究中的应用 被引量:8
9
作者 郭高贵 王吉勇 董壮 《人民长江》 北大核心 2019年第9期204-208,共5页
泵站上游区域的水动力条件直接关系着泵站的运行状况,因此,为了解决其水动力条件,对一维、二维、三维水动力数学模型及泵站上游不同区域的水动力特性进行了分析,根据分析结果,提出了针对不同区域采用不同类型数学模型的技术方法,并将该... 泵站上游区域的水动力条件直接关系着泵站的运行状况,因此,为了解决其水动力条件,对一维、二维、三维水动力数学模型及泵站上游不同区域的水动力特性进行了分析,根据分析结果,提出了针对不同区域采用不同类型数学模型的技术方法,并将该方法用于对化子闸泵站上游整体区域水动力特性的研究。在研究过程中,采用了含自由水面的平面二维水动力模型以及简化的二维水动力模型,对泵站前池水流分别进行了水动力特性数值模拟研究,得到了满足工程研究需求、符合物理规律的研究结果。研究结果表明:所提出的技术路线可行有效,实际采用的方法科学合理,研究成果可为类似泵站工程的设计研究提供技术支撑,也可以为其他相关工作提供参考与借鉴。 展开更多
关键词 泵站动力特性 数学模型 泵站上游区 化子闸泵站
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浅水湖泊平面二维水流-水质-底泥污染模型研究 被引量:27
10
作者 龚春生 姚琪 +2 位作者 赵棣华 吴云海 丰茂武 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期496-501,共6页
从三维对流-扩散方程出发,推导包含底泥污染的水质控制方程,并与浅水流动方程耦合,建立相应的浅水湖泊平面二维水流-水质-底泥污染的数学模型。运用伽辽金加权余量法推导出数学模型方程组的有限元公式,开发了实时二维水动力、水质模型... 从三维对流-扩散方程出发,推导包含底泥污染的水质控制方程,并与浅水流动方程耦合,建立相应的浅水湖泊平面二维水流-水质-底泥污染的数学模型。运用伽辽金加权余量法推导出数学模型方程组的有限元公式,开发了实时二维水动力、水质模型。利用模型计算玄武湖混合流、水质动态变化过程,结果与实测值较吻合,从而为浅水湖泊混合流、包含底泥污染的水质模拟提供了一种可操作的新途径。 展开更多
关键词 湖泊 混合流 平面数学模型 流-质-底泥污染模型
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基于黎曼近似解的溃堤洪水一维-二维耦合数学模型 被引量:52
11
作者 姜晓明 李丹勋 王兴奎 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期214-221,共8页
采用一维-二维耦合数学模型对溃堤洪水进行模拟,可以发挥两者优势,提高计算效率。将基于黎曼近似解Godunov格式的一维、二维水流数学模型通过堰流公式进行耦合,实现交界面的水力要素交互;一维、二维模型均采用中心形式的有限体积法求解... 采用一维-二维耦合数学模型对溃堤洪水进行模拟,可以发挥两者优势,提高计算效率。将基于黎曼近似解Godunov格式的一维、二维水流数学模型通过堰流公式进行耦合,实现交界面的水力要素交互;一维、二维模型均采用中心形式的有限体积法求解,分别采用HLL格式和Roe格式计算界面通量,具有一致的空间同步性。通过经典算例验证了模型的可靠性和稳定性,应用耦合模型对1998年松花江干流胖头泡溃堤洪水进行了模拟计算,较好地模拟了溃堤洪水的演进过程与淹没范围,对200年一遇洪水的分洪效果进行了分析,为此区域的分洪利用及松花江中上游防洪调度提供参考依据。 展开更多
关键词 动力 有限体积法 耦合模型 溃堤洪 松花江防洪
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水体叶绿素二维生态动力学模型研究 被引量:9
12
作者 饶群 芮孝芳 +2 位作者 徐炎华 张宇锋 张雪英 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第6期710-713,共4页
针对边界曲折复杂的河川型水库,以质量平衡方程为基础,以各生态变量的生态动力过程为核心,并结合水库的二维水动力学模型,建立了曲线坐标系下的水体叶绿素二维生态动力学模型,该模型结合水动力学条件,考虑了富营养化过程中的生物、化学... 针对边界曲折复杂的河川型水库,以质量平衡方程为基础,以各生态变量的生态动力过程为核心,并结合水库的二维水动力学模型,建立了曲线坐标系下的水体叶绿素二维生态动力学模型,该模型结合水动力学条件,考虑了富营养化过程中的生物、化学和物理变化,给出了更为详细的富营养化信息,适用于计算区域复杂的水体。结合隔河岩水库的实测数据,用矩阵追赶法给出了模型的数值解,从而得到水库中总氮、总磷和叶绿素a的分布。经验证,模型的计算结果与实测值吻合较好。 展开更多
关键词 体叶绿素 生态动力模型 富营养化 动力 河川型
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精细化二维水动力模型在防洪评价中的应用——以滹沱河部分河段为例 被引量:9
13
作者 张大伟 穆杰 +1 位作者 马建明 张洪斌 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2018年第8期150-154,共5页
为克服在防洪评价工作中常遇到复杂河道地形或者一些特殊的阻水构筑物,一维模型或常规的二维模型应用容易受到限制的问题,以滹沱河部分河段为例将基于非结构网格的具有良好激波捕捉能力的Godunov格式用于防洪评价。该河段中存在着大量... 为克服在防洪评价工作中常遇到复杂河道地形或者一些特殊的阻水构筑物,一维模型或常规的二维模型应用容易受到限制的问题,以滹沱河部分河段为例将基于非结构网格的具有良好激波捕捉能力的Godunov格式用于防洪评价。该河段中存在着大量的挖沙坑、桥墩、十多处丁坝,局部流态复杂。为充分考虑这些影响,建立了基于高分辨率地形的精细化二维Godunov水动力模型,并对该河段50年一遇的设计洪水进行了数值模拟。结果表明,新建模型能够很好地模拟复杂研究区域的水流状态,与商业软件的计算结果也比较接近。通过与原有该河段一维计算结果比较发现,项目区位置处水面高程降低了2.95 m,分析认为主要原因是河道地形变化所致,另一原因是新建模型能够提供更合理的计算结果。该研究案例表明基于Godunov格式的精细化二维水动力模型可成功用于复杂河道防洪评价,能够为同类型的防洪评价工作提供参考。 展开更多
关键词 防洪评价 动力模型 Godunov格式 滹沱河
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基于一、二维耦合水动力模型的赣西联圩溃堤洪水风险分析 被引量:16
14
作者 陈俊鸿 刘小龙 +3 位作者 王岗 彭思韦 张庆梓 陈炼钢 《中国农村水利水电》 北大核心 2017年第6期43-47,共5页
鄱阳湖赣江下游尾闾赣西联圩防洪保护区水系繁多,水文条件复杂,汛期频繁受到洪水侵袭,因此极有必要对该地区开展洪水风险分析。建立了能够模拟溃堤洪水水流演进的一、二维耦合水动力模型,并应用于赣西联圩防洪保护区。采用糙率分区、网... 鄱阳湖赣江下游尾闾赣西联圩防洪保护区水系繁多,水文条件复杂,汛期频繁受到洪水侵袭,因此极有必要对该地区开展洪水风险分析。建立了能够模拟溃堤洪水水流演进的一、二维耦合水动力模型,并应用于赣西联圩防洪保护区。采用糙率分区、网格加密等技术进行优化,提高了模型计算精度,计算区域采用非结构化三角形网格进行剖分,设定溃口发生瞬时溃堤,溃口流量满足水量平衡原理,演进结果合理可靠。对演进计算结果进行洪水风险分析,结果表明:在赣江20年一遇鄱阳湖2010年实测水位过程中,保护区内洪水淹没范围大小和影响人口数量与溃口位置有关,淹没分布基本遵从地形高低原则,永建洲、李家垾溃口洪水淹没面积分别为8.46、36.57 km2,淹没水深基本都大于3 m。 展开更多
关键词 动力模型 一、耦合 溃堤洪 赣西联圩 风险分析
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二维水动力模型的并行计算研究 被引量:21
15
作者 左一鸣 崔广柏 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期846-850,共5页
建立了二维水动力并行模型;针对MPI不能实现进程迁移现状,自主开发了并行通讯平台,平台机群负载平衡采用基于蚁群算法的人工智能算法,并根据模型需要制定了相关通讯协议;对长江内江段进行数值模拟,结果表明当网格数一定时,存在一最优客... 建立了二维水动力并行模型;针对MPI不能实现进程迁移现状,自主开发了并行通讯平台,平台机群负载平衡采用基于蚁群算法的人工智能算法,并根据模型需要制定了相关通讯协议;对长江内江段进行数值模拟,结果表明当网格数一定时,存在一最优客户端数,当客户端数小于最优客户端数时,并行算法所需时间小于串行算法时间,并随着客户端数增加,所需时间也逐渐减少;反之,所需时间则逐渐增大。 展开更多
关键词 动力模型 并行计算 方程 有限体积法 蚁群算法
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溃堤洪水的二维水动力模型及其应用 被引量:15
16
作者 苑希民 田福昌 +1 位作者 冯国娜 王丽娜 《南水北调与水利科技》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期225-230,共6页
为了减少堤防溃决造成重大的生命财产损失,加强防洪减灾非工程措施建设,建立了溃堤洪水的二维水动力模型,对溃堤洪水的精细化仿真模拟。该模型考虑了溃堤口门展宽变化,局部网格加密处理,并采用干湿水深理论与热启动技术对模型进行优化... 为了减少堤防溃决造成重大的生命财产损失,加强防洪减灾非工程措施建设,建立了溃堤洪水的二维水动力模型,对溃堤洪水的精细化仿真模拟。该模型考虑了溃堤口门展宽变化,局部网格加密处理,并采用干湿水深理论与热启动技术对模型进行优化。将该模型应用于黄河内蒙段南岸灌区的溃堤洪水演进模拟,利用2008年杭锦旗奎素段实际溃堤数据对所建模型进行验证,结果表明:流场分布均匀且光滑,计算结果合理可靠,模型具有较高的计算精度及可靠性。采用该模型模拟了沙圪堵工程与奎素段堤防同时溃决的情形,并绘制了洪水风险图,为该地区防洪风险管理决策提供了重要的技术支持。 展开更多
关键词 溃堤洪 动力模型 溃口展宽 湿 热启动 黄河内蒙段 风险图
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平面二维悬沙数学模型计算河口闸下淤积的缺陷及弥补方法 被引量:7
17
作者 马进荣 罗肇森 张晓艳 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2007年第2期58-62,共5页
分析了感潮河段闸下淤积机理及用平面二维悬沙数学模型模拟闸下淤积存在的缺陷.提出采用分析模式预测近闸段的泥沙平均淤厚,其余河段由平面二维悬沙数学模型预测淤积分布相结合的方法.实例分析表明,该方法可为河口建闸可行性研究提供依据.
关键词 泥沙淤积 平面悬沙数学模型 分析模式 河口建闸 数值计算
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赣江万安水库下游河床变形二维数学模型研究 被引量:4
18
作者 韦直林 罗春 王运辉 《广西大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 2001年第4期308-310,共3页
利用平面二维数学模型对赣江万安水库下游河道进行模拟分析 。
关键词 数学模型 万安 赣江 河床变形 平面非恒定非饱和输沙动力模型 河道演变
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平面二维非恒定非均匀泥沙数学模型 被引量:4
19
作者 徐国宾 张丽 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期991-995,共5页
基于贴体坐标转换原理,建立了贴体坐标下的河道平面二维非恒定非均匀泥沙数学模型,然后应用ADI法对控制方程进行离散求解.在求解过程中,运用最小能耗率原理来确定河道在冲淤过程中的河宽变化及河岸摆动幅度,弥补了大多数泥沙数学模型只... 基于贴体坐标转换原理,建立了贴体坐标下的河道平面二维非恒定非均匀泥沙数学模型,然后应用ADI法对控制方程进行离散求解.在求解过程中,运用最小能耗率原理来确定河道在冲淤过程中的河宽变化及河岸摆动幅度,弥补了大多数泥沙数学模型只能计算固定河宽下的河床冲淤变化的缺陷.以黄河青铜峡水库为实例,对模型进行了验证计算.计算结果表明,模型能较好地反映库区的水流泥沙运动及河床冲淤变形情况. 展开更多
关键词 平面模型 流泥沙数学模型 贴体坐标变换 有限差分法 最小能耗率原理
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基于σ坐标变换和水位函数法的立面二维水动力学模型 被引量:3
20
作者 孙先 杨文俊 王国栋 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2012年第7期6-9,26,共5页
根据近年来计算水力学在计算方法上的最新成果,提出了一种用于计算水流运动沿水深方向变化动水压力条件下的立面二维水动力学模型。模型中,采用基于Boussinesq假定的不可压缩牛顿流体的Navier-stokes方程作为控制方程,并对其做σ坐标变... 根据近年来计算水力学在计算方法上的最新成果,提出了一种用于计算水流运动沿水深方向变化动水压力条件下的立面二维水动力学模型。模型中,采用基于Boussinesq假定的不可压缩牛顿流体的Navier-stokes方程作为控制方程,并对其做σ坐标变换,简化了计算区域。数值方法上,通过有限差分法离散控制方程,采用矩形交错网格,利用水位函数法求解自由水面流动,通过分步解法在交错网格上求解速度项和动水压力项。用该模型模拟了微幅波运动,并对模型计算结果与微幅波运动解析解进行比较,结果表明该立面二维水动力学模型具有良好的精度。 展开更多
关键词 立面动力模型 σ坐标变换 位函数法
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