三维溃坝波对下游结构物致灾过程数值模拟

1

作者 于锐星 林琴 +2 位作者 何世铭 郑艺鹏 郑凯源 《人民珠江》 2024年第8期73-81,共9页

暴雨等自然灾害形成的溃坝对下游结构物安全存在潜在威胁,溃坝对结构物的破坏非线性强且机理复杂,基于自主研发三维并行模型,探究水灾害流固耦合动态响应过程。通过并行算法实现加速计算,利用流体体积法捕捉自由面,采用浸入边界法处理... 暴雨等自然灾害形成的溃坝对下游结构物安全存在潜在威胁,溃坝对结构物的破坏非线性强且机理复杂,基于自主研发三维并行模型,探究水灾害流固耦合动态响应过程。通过并行算法实现加速计算,利用流体体积法捕捉自由面,采用浸入边界法处理流固耦合。定量预报溃坝洪水过境流速和冲击载荷,通过实际案例、公开数据对比论证数学模型处理水灾害流固耦合问题的可靠性。溃坝波携带大量动能和势能,全流场信息可描述在短时间内多次变化的溃坝致灾流态,水流推进与跌落的过程易形成冲刷作用,传导到结构物的冲击载荷易破坏工程结构,致灾机理研究为防灾减灾提供科学依据。 展开更多

关键词 三维溃坝波 模型开发 并行计算 水动力行为 数值模拟

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基于二维溃坝波数值模拟的生命损失估算 被引量：2

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作者 沈照伟 潘存鸿 +2 位作者 叶碎高 王立辉 鲁海燕 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2013年第4期24-28,共5页

通过界面数值通量以及底坡源项的计算求解无碰撞二维Boltzmann方程,建立了二维溃坝波数值模型.以杭州市余杭镇上游某水库为例,模拟了该水库溃坝后溃坝波的演进过程,模拟结果表明溃坝洪水淹没范围很大,距坝约11 km的下游,水深仍可达4.0 ... 通过界面数值通量以及底坡源项的计算求解无碰撞二维Boltzmann方程,建立了二维溃坝波数值模型.以杭州市余杭镇上游某水库为例,模拟了该水库溃坝后溃坝波的演进过程,模拟结果表明溃坝洪水淹没范围很大,距坝约11 km的下游,水深仍可达4.0 m以上.同时,应用通用的溃坝生命损失模型,在获取网格单元上的水力学参数值(包括水深和最大流速)基础上,输入当地的地形、人口等基本数据,估算了水库溃坝对下游造成的生命损失.该方法可用于其他水库的风险管理分析,为相关部门决策提供依据和参考. 展开更多

关键词 溃坝波 数值模拟 生命损失

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滑坡堰塞湖溃坝波影响因素分析 被引量：6

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作者 徐娜娜 邢爱国 《人民黄河》 CAS 北大核心 2012年第1期83-85,88,共4页

滑坡堰塞湖坝体随着上游水位的不断上升极易失稳。基于流体计算软件Fluent,对水体在重力作用下的塌落及演进过程进行数值模拟,分析溃坝洪水在下游河道传播过程中的影响因素,结果表明:上下游水深比、下游河道坡降及弯曲程度均对溃坝洪水... 滑坡堰塞湖坝体随着上游水位的不断上升极易失稳。基于流体计算软件Fluent,对水体在重力作用下的塌落及演进过程进行数值模拟,分析溃坝洪水在下游河道传播过程中的影响因素,结果表明:上下游水深比、下游河道坡降及弯曲程度均对溃坝洪水的推进速度、波形及流量产生影响。水深比比较小时,下游洪水推进较快;下游河道坡降越大,洪水推进速度越快,流量越大;下游河道弯曲度≥0.25时,溃坝洪水受影响比较明显,波前传播速度减缓,能量耗散增大。 展开更多

关键词 洪水 溃坝波 滑坡 堰塞湖

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二维溃坝波的反射与绕射 被引量：2

4

作者 韩庆书 吴家红 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 1992年第4期493-499,共7页

本文推导了间断分解公式,建立了Godunov型格式,研究了二维溃坝波的传播、反射和绕射。计算结果符合物理实际,令人满意。方法是有效的,可以提供水工部门作为设计和防护的依据。

关键词 浅水方程 二维溃坝波 反射和绕射

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Lattice Boltzmann方法应用实例── 一维溃坝波模拟 被引量：4

5

作者 程永光 《力学与实践》 CSCD 北大核心 2000年第1期47-48,共2页

通过分析ＬａｔｔｉｃｅＢｏｌｔｚｍａｎｎ（ＬＢ）方法的多尺度方程和一维浅水波方程，建立了计算一维明渠非恒定流的ＬＢ模型．对一维溃坝波动这一典型应用实例进行了模拟分析．结果与Ｐｒｅｉｓｓｍａｎｎ隐格式及解析解十分一致，... 通过分析ＬａｔｔｉｃｅＢｏｌｔｚｍａｎｎ（ＬＢ）方法的多尺度方程和一维浅水波方程，建立了计算一维明渠非恒定流的ＬＢ模型．对一维溃坝波动这一典型应用实例进行了模拟分析．结果与Ｐｒｅｉｓｓｍａｎｎ隐格式及解析解十分一致，说明将ＬＢ方法引入实际的一维明渠非恒定流计算是可行的． 展开更多

关键词 溃坝波 模拟 LATTICE BOLTZMANN方法

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溃坝波对单桥墩作用水力特性研究

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作者 刘杰 《水利科技与经济》 2016年第5期9-10,16,共3页

采用大型商业软件Fluent,模拟三维情况下溃坝波对单桥墩冲击影响,分析溃坝波通过桥墩区时桥墩受到的的压力系数变化过程。分析结果表明,由于桥墩的阻碍作用,溃坝波在桥墩上游形成雍高,并且形成破碎;溃坝波作用于桥墩,造成压力系数急剧增... 采用大型商业软件Fluent,模拟三维情况下溃坝波对单桥墩冲击影响,分析溃坝波通过桥墩区时桥墩受到的的压力系数变化过程。分析结果表明,由于桥墩的阻碍作用,溃坝波在桥墩上游形成雍高,并且形成破碎;溃坝波作用于桥墩,造成压力系数急剧增大,且持续时间很短;溃坝波作用下,桥墩所受压力系数是一个先增大后减小的过程,且增大速率快于减小速率。研究成果可以为桥墩安全设计和暴雨时节安全防护提供一定的理论依据。 展开更多

关键词 桥墩 溃坝波 雍高 压力系数 FLUENT

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溃坝波的传播与反射 被引量：1

7

作者 王玉琦 张梅亭 韩庆书 《气动实验与测量控制》 CSCD 1990年第2期77-82,共6页

本文采用Godunov第一格式研究了溃坝波的传播与反射,得到了符合物理实际的满意结果。

关键词 溃坝波 传播 反射

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用有限近似法求解二维溃坝波的演进 被引量：1

8

作者 郑国权 赵明登 《人民长江》 北大核心 2011年第9期67-71,共5页

为了对水库和堤防的失事影响作出定量评价,以便合理确定水库或堤防的防洪标准以及采取恰当的避险措施。采用有限近似法5点格式离散二维浅水波方程组,建立平面二维溃坝洪水波模型。通过与平底无摩擦二维非对称部分溃坝问题其他数模结果... 为了对水库和堤防的失事影响作出定量评价,以便合理确定水库或堤防的防洪标准以及采取恰当的避险措施。采用有限近似法5点格式离散二维浅水波方程组,建立平面二维溃坝洪水波模型。通过与平底无摩擦二维非对称部分溃坝问题其他数模结果的比较,表明该模型能够较好地模拟自由面的变化规律,具有较强的间断捕捉能力。进而模拟有障碍物水槽中的二维溃坝波绕流现象,给出了精细的数值结果,揭示了水流复杂的运动特性。研究结果表明了有限近似法在模拟溃坝洪水波间断的形状和位置方面的优良性能,是求解溃坝流动的有效方法之一。 展开更多

关键词 浅水波方程 溃坝波 有限近似法 绕流

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溃坝波的高精度计算

9

作者 苏挺英 陈文俊 《工程兵工程学院学报》 EI 1991年第3期20-30,共11页

目前,在溃坝问题的水力计算中,为了避开处理坝轴线附近大跌水的困难,通常是越过溃坝初期的计算,采用一条近似水面曲线作为后期洪水波计算的初值曲线,这就使整套计算得不到准确的结果。本文采用间断近似分解法(Roe法),对溃坝问题从溃坝... 目前,在溃坝问题的水力计算中,为了避开处理坝轴线附近大跌水的困难,通常是越过溃坝初期的计算,采用一条近似水面曲线作为后期洪水波计算的初值曲线,这就使整套计算得不到准确的结果。本文采用间断近似分解法(Roe法),对溃坝问题从溃坝初瞬开始进行了全过程的水力计算,取得了较满意的结果;并且在一维计算中引入了高精度的TVD格式。 展开更多

关键词 水力计算 溃坝波 近似分解 高精度计算 水面曲线 全过程 计算格式 坝轴线 分解计算 初值问题

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滑坡堰塞湖溃坝波影响因素数值模拟

10

作者 周诗源 《水利科技与经济》 2016年第10期77-80,共4页

为了解滑坡型堰塞湖溃坝洪水可能的影响范围,对溃坝的影响做出定量的估算,利用流体计算软件Fluent对不同溃决模式和河道工况溃坝波(即溃坝流动过程)进行数值模拟,研究不同溃坝程度、水深比、坡降比和河道弯曲程度条件下溃坝波的演进过程... 为了解滑坡型堰塞湖溃坝洪水可能的影响范围,对溃坝的影响做出定量的估算,利用流体计算软件Fluent对不同溃决模式和河道工况溃坝波(即溃坝流动过程)进行数值模拟,研究不同溃坝程度、水深比、坡降比和河道弯曲程度条件下溃坝波的演进过程,为分析堰塞湖的安全性提供科学的依据。 展开更多

关键词 滑坡 堰塞湖 溃坝波 溃决模式 河道工况 数值模拟

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溃坝波的简单计算方法

11

作者 杨曦绯 《水利水电快报》 1996年第12期11-16,共6页

为了避免和减少大坝溃决对下游的影响，开发了一种应用范围大，容易掌握，可供大坝安全管理者使用的溃坝波简化计算软件：ＣＡＳＴＯＲ。ＣＡＳＴＯＲ假定水流为均匀流，推算出最大流量与最高水位和最大溃坝波速的关系，并可计算溃坝波... 为了避免和减少大坝溃决对下游的影响，开发了一种应用范围大，容易掌握，可供大坝安全管理者使用的溃坝波简化计算软件：ＣＡＳＴＯＲ。ＣＡＳＴＯＲ假定水流为均匀流，推算出最大流量与最高水位和最大溃坝波速的关系，并可计算溃坝波到达坝址的时间。用溃坝实例对ＣＡＳＴＯＲ计算结果与圣维南方程（ＲＵＢＡＲ３）计算结果进行了统计检验，结果表明，二者水力要素平均值吻合较好。 展开更多

关键词 溃坝波 波峰 计算机 时间因素

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溃坝洪水波在天然梯级水库中的传播 被引量：1

12

作者 蔡启富 郑邦民 《水电能源科学》 1997年第4期12-16,共5页

将双曲型方程的ＴＶＤ和ＥＮＯ格式推广于一维浅水方程组，构造了一种守恒算法．将其用于天然河道溃坝波传播计算，算得结果和解析解符合好，分辨率高．实际天然梯级水库溃坝洪水波传播的数值模拟表明该格式稳定，适应性强．

关键词 有限差分法 天然河道 水库 溃坝波 洪水波

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用CE/SE法对弯曲与分叉河道的溃坝洪水波的数值研究

13

作者 文岑 张永祥 +1 位作者 陈景秋 曾忠 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期435-441,共7页

对作者的二维溃坝洪水波的数学模型进一步推广,得到了一般形式的基于任意四边形网格的时空守恒元和解元方法(简称CE/SE法)的新的格式。CE/SE法从守恒积分型浅水方程出发,设立守恒元和解元,严格保证其物理意义上的守恒律,并且构造思想简... 对作者的二维溃坝洪水波的数学模型进一步推广,得到了一般形式的基于任意四边形网格的时空守恒元和解元方法(简称CE/SE法)的新的格式。CE/SE法从守恒积分型浅水方程出发,设立守恒元和解元,严格保证其物理意义上的守恒律,并且构造思想简单,格式通用性好。首先采用CE/SE法计算等宽矩形河道的溃坝洪水波,并与Stoker解析解进行比较,在此基础上,数值模拟了180度强弯曲河道、45度三支分叉河道的二维溃坝洪水波的演进过程,揭示了溃坝洪水波在弯曲河道中内外两岸速度与水位的变化,在分叉河道中自动进行流量与动量的再分配,在分叉点处形成旋涡,水位变化剧烈等复杂的运动特征,算例结果表明基于任意四边形网格的CE/SE法精度高,稳定性好,该格式对各种不规则几何区域内的溃坝问题具有较强的适应性,对溃坝洪水波的间断具有较高的分辨率。 展开更多

关键词 溃坝洪水波 时空守恒元和解元方法(CE/SE法) 浅水方程 弯曲河道 分叉河道

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二维溃坝问题的高分辨率数值模拟 被引量：11

14

作者 王嘉松 倪汉根 金生 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第10期1213-1216,共4页

对二维浅水方程空间方向的差分分裂，引入ＭＵＳＣＬ型的两参数限量函数，采用组合型的二阶ＴＶＤ格式，建立了浅水方程的高分辨率计算模型．以Ｆｒａｃｃｒｏｌｌｏ 等的部分溃坝实验模型为物理模型，模拟了该模型长历时的溃坝洪水演... 对二维浅水方程空间方向的差分分裂，引入ＭＵＳＣＬ型的两参数限量函数，采用组合型的二阶ＴＶＤ格式，建立了浅水方程的高分辨率计算模型．以Ｆｒａｃｃｒｏｌｌｏ 等的部分溃坝实验模型为物理模型，模拟了该模型长历时的溃坝洪水演进过程，给出了典型位置的水位和速度计算并与其实验结果的比较．研究表明，在间断波附近，没有产生数值振荡，数值结果与实验数据相比除溃坝初期在口门附近的水位存在一定的差异外，其余位置和时刻吻合较好，特别是计算速度与实验测定值吻合更好．应用二维浅水方程和本文的高分辨率数值方法能有效地模拟溃坝波的演进过程． 展开更多

关键词 溃坝波 浅水方程 高分辨率格式 数值模拟

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涌波的基本性质 被引量：10

15

作者 林炳尧 黄世昌 潘存鸿 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2003年第6期12-15,共4页

分析了溃坝波和涌潮等波动的基本特征。水流穿越涌波时,水流流量、动量虽保持守恒,但机械能大量损耗,因此通常所用的SaintVenant方程并不能描述涌波附近的流动。从微观角度看,考虑铅垂流速分量及水平速度不均匀性所引起的色、耗散效应后... 分析了溃坝波和涌潮等波动的基本特征。水流穿越涌波时,水流流量、动量虽保持守恒,但机械能大量损耗,因此通常所用的SaintVenant方程并不能描述涌波附近的流动。从微观角度看,考虑铅垂流速分量及水平速度不均匀性所引起的色、耗散效应后,涌波波后将产生衰减的高频波,波陡大为增加,因此表面失稳,进而形成漩滚。分析说明,Froude数也是色、耗散效应的比值,决定了涌波的局部形态。数值计算结果与试验值极为接近。由于天然河道形态复杂,进行涌波数值计算时,需对控制方程的源项进行处理,方能对涌波有深入的了解。 展开更多

关键词 涌波 浅水流动方程 色散 耗散 数值方法 溃坝波

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用离散速度方法计算浅水长波方程 被引量：3

16

作者 施卫平 耿爱芳 张中新 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第4期393-397,共5页

用离散速度法计算浅水波方程 ,将空气动力学方程和浅水波方程作了比较 ,用 Nadiga提出的近平衡流动方法模拟浅水波方程的连续和间断解。计算了一维的溃坝波问题和 Thacker提出的连续解问题 ,结果与精确解作了比较 。

关键词 浅水长波方程 离散速度法 空气动力学方程 溃坝波 连续解

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溃坝的残余风险及风险评估 被引量：1

17

作者 胡苏萍 《中国水利》 北大核心 2010年第8期21-23,共3页

按照DIN19700∶2004,必须针对极端地震和极端洪水两种危险情况,对大坝失事的残余风险进行评估。依据德国各联邦州的相关法规,大坝的业主和经营者有义务向政府主管部门通报有关大坝风险的信息以及大坝失事可能造成的后果。本文简要介绍... 按照DIN19700∶2004,必须针对极端地震和极端洪水两种危险情况,对大坝失事的残余风险进行评估。依据德国各联邦州的相关法规,大坝的业主和经营者有义务向政府主管部门通报有关大坝风险的信息以及大坝失事可能造成的后果。本文简要介绍德国在假定溃坝风险评估方面所取得的经验。 展开更多

关键词 溃坝 残余风险 溃坝波 波传播 危险图

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水库群溃坝洪水计算 被引量：4

18

作者 戴明龙 黄燕 李中平 《人民长江》 北大核心 2008年第17期58-60,共3页

湖北大畈核电厂址上游已建及规划的中型水库共有7座,众水库之间的关系较为复杂。溃坝后,洪水波不但沿河道演进,还继续在富水水库库区内演进,较为特殊。采用溃坝水力学和河道水力学公式,对这些水库溃坝后的洪水波进行了演进计算,并与影... 湖北大畈核电厂址上游已建及规划的中型水库共有7座,众水库之间的关系较为复杂。溃坝后,洪水波不但沿河道演进,还继续在富水水库库区内演进,较为特殊。采用溃坝水力学和河道水力学公式,对这些水库溃坝后的洪水波进行了演进计算,并与影响厂址防洪安全的洪水事件进行组合,分析了溃坝对厂址处的水位影响,为工程可研阶段提供设计依据。 展开更多

关键词 溃坝洪水 洪峰流量 溃坝波 水位壅高 水库群

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溃坝洪水演进数值模拟研究 被引量：3

19

作者 戎贵文 魏文礼 严建军 《黑龙江水专学报》 2008年第3期12-14,共3页

采用基于MacCormack预测——校正技术的隐式数值格式求解控制水流运动的二维浅水方程,建立了模拟大坝瞬间全溃或局部溃倒所致的洪水演进过程的数学模型。应用该模型对单宽一维瞬间溃坝的水位、流速进行了数值计算,并与理论解进行了比较... 采用基于MacCormack预测——校正技术的隐式数值格式求解控制水流运动的二维浅水方程,建立了模拟大坝瞬间全溃或局部溃倒所致的洪水演进过程的数学模型。应用该模型对单宽一维瞬间溃坝的水位、流速进行了数值计算,并与理论解进行了比较;最后用该模型预测了矩形河道中大坝瞬间局部溃倒时的洪水演进过程,并对模拟结果进行了定性分析。算例说明该数学模型对模拟溃坝洪水波很有效。 展开更多

关键词 溃坝洪水波 数值模拟 隐式格式

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浅水问题动边界数值模拟 被引量：20

20

作者 潘存鸿 林炳尧 毛献忠 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2004年第4期1-7,共7页

采用基于准确Riemann解的Godunov格式求解浅水流动方程,将仅适用于平底的干底Riemann解推广到处理非平底动边界问题.在计算干底溃坝波的基础上,将该方法应用到有大片滩地的钱塘江河口涌潮计算中,能较好地模拟钱塘江涌潮在滩地上的传播过程.

关键词 水问题 浅水流动 钱塘江河口 涌潮 溃坝波 Godunov格式 滩地 动边界 求解 传播过程

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