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水流绕过二维方形障碍物的湍流数值模拟

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第ｌ６卷６期　２００８年ｌ２月　

应用基础与工程科学学报　

ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＢＡＳＩＣ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　Ｖｏ１．１６，Ｎｏ．６　

Ｄｅｅｅｍｂｅｒ　２００８　

文章编号：１００５－０９３０（２００８）０６－０８７９－１２　ＣＬＣ　ｎｕｍｂｅｒ：ＴＶ１３３　Ｄｏｃｕｍｅｎｔ　ｃｏｄｅ：Ａ　Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ　Ｆｌｏｗ　ｐａｓｔ　ａ　２Ｄ　Ｓｕｒｆａｃｅ—ｍｏｕｎｔｅｄ　Ｒｉｂ　

ＬＩＵ　Ｂａｉｃａｎｇ　，ＭＡ　Ｊｕｎ　，ＨＵＡＮＧ　Ｓｈｅｈｕａ　，　ＱＩＡＮ　Ｚｈｏｎｇｄｏｎｇ　，ＣＨＥＮ　Ｗｅｎｘｕｅ　（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｆｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ　１５００９０，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅ＆Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　Ｅｎｇ．ｍｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ　４３００７２，Ｃｈｉｎａ；　３．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，ＩＷＨＲ，Ｂｅｒｉｎｇ　１０００３８，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｓｔｕｄｙ　ｗａｓ　ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ　ｆｏｒ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ　ｆｌｏｗ　ｏｖｅｒ　ａ　ｓｕｒｆａｃｅ—ｍｏｕｎｔｅｄ　ｔｗｏ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｒｉｂ　ｕｓｉｎｇ　Ｈｙｂｒｉｄ　Ｆｉｎｉｔｅ　Ａｎａｌｙｔｉｃ　Ｍｅｔｈｏｄ（ＨＦＡＭ）．　Ｔｈｅ　Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ　ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ　ｈａｄ　ｂｅｅｎ　ｕｓｅｄ　ｆｏｒ　ｍｏｄｅｈｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｒｅｙｎｏｌｄｓ　ｓｔｒｅｓｓ．Ａ　ｔｗｏ—ｅｑｕａｔｉｏｎ　ｋ－ｅ　ｍｏｄｅｌ　ｗｉｔｈ　ｔｗｏ—ｌａｙｅｒ　ｍｏｄｅｌ　ｗａｓ　ｅｍｐｌｏｙｅｄ．Ｔｈｅ　ｖａｌｉｄｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｍｅｔｈｏｄ　ｗａｓ　ｔｅｓｔｅｄ　ｂｙ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｔｈｅ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｓ　ｗｉｔｈ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ａｎｄ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ａｖａｉｌａｂｌｅ　ｉｎ　ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅｓ，ａｎｄ　ａ　ｇｏｏｄ　ａｇｒｅｅｍｅｎｔ　ｗａｓ　ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｔｗｏ—ｌａｙｅｒ　ｍｏｄｅｌ　ｗａｓ　ｓｕｉｔ　ｆｏｒ　ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ｔｈｅ　ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ　ｆｌｏｗ　ｏｖｅｒ　ａ　ｓｑｕａｒｅ　ｒｉｂ　ａｎｄ　ｗａｓ　ｍｏｒｅ　ａｃｃｕｒａｔｅ　ｔｈａｎ　ｗａｌｌ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｕｐｓｔｒｅａｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｉｂ．ｔｈｅ　ｌｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｖｏ￣ｅｘ　Ｉ　ａｌｍｏｓｔ　ｈａｄ　ｎｏ　ｃｈａｎｇｅ　ｗｉｔｈ　ｖａｒｙｉｎｇ　ｒｉｂ　ｌｅｎｇｔｈｓ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｒｉｂ　ｈｅｉｇｈｔ　ａｎｄ　ｆｌｏｗ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ（Ｒｅ＝１．４×１０　，Ｈ＝１．０），ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｉｂ．ｉｆ　Ｌ／Ｈ≥４　ｔｈｅ　ｌｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｖｏ￣ｅｘ　１１　ｋｅｅｐｓ　ａｌｍｏｓｔ　ｕｎｃｈａｎｇｅｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｖａｒｙｉｎｇ　ｌｅｎｇｔｈｓ　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｙｂｄｄ　ｆｉｎｉｔｅ　ａｎａｌｙｔｉｃ　ｍｅｔｈｏｄ；ｔｗｏ－ｌａｙｅｒ　ｍｏｄｅｌ；ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ　ｆｌｏｗ；ｗａｌｌ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ；ｓｕｒｆａｃｅ－ｍｏｕｎｔｅｄ　ｒｉｂ　

Ｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｉｔｙ　ａｎｄ　ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ　ｆｌｏｗ．Ｉｔ’ｓ　ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ　ｅｖｉｄｅｎｔ　ｉｎ　ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ　ｆｌｏｗ　ｐａｓｔ　ａ　ＳＵｒｆａｃｅ－ｍｏｕｎｔｅｄ　ｒｉｂ．Ｉｔ　ｗａｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｋ－ｅ　ｍｏｄｅｌ　ｃｏｕｌｄ　ｎｏｔ　ｓｉｍｕｌａｔｅ　ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ　ｆｌｏｗ　ｏｖｅｒ　ａ　ｓｑｕａｒｅ　ｒｉｂ　ｖｅｒｙ　ｗｅｌｌ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｉｔｓ　ｓｔｒｏｎｇ　ｓｈｅａｒ　ａｎｄ　ｓｔｒｏｎｇ　ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ　，ｓｏ　ｉｔ　ｗａｓ　ｖｅｒｙ　ｉｍｐｏ￣ａｎｔ　ｔｏ　ｓｔｕｄｙ　ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ　ｍｏｄｅｌ　ｔｈａｔ　ｃｏｕｌｄ　ｓｉｍｕｌａｔｅ　ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ　ｆｌｏｗ　ｏｖｅｒ　ａ　ｓｑｕａｒｅ　ｒｉｂ．　Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ　ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｆｌｏｗ，ａ　ｋ－ｅ　ｔｗｏ—ｌａｙｅｒ　ｍｏｄｅｌ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｂｙ　Ｃｈｅｎ　ａｎｄ　Ｐａｔｅ１　Ｅ　］．Ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｉｄｅａ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｗｈｏｌｅ　ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ　ｄｏｍａｉｎ　ｉｓ　

Ｍａｎｕｓｃｒｉｐｔ　ｒｅｃｅｉｖｅｄ：２００７－０３－２８；Ｒｅｖｉｓｅｄ：２００８－０３－２６　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｉｔｅｍ：Ｔｈｉｓ　ｗｏｒｋ　ｉｓ　ｐａｒｔｉａｌｌｙ　ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ　ｂｙ　Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ（Ｎｏ．５９７０９００７）；Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ　ｂｙ　Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｕｒｂａｎ　Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ（０８ＵＷＱＡ０４）．　ＡｕｔｈｏｒＢｒｉｅｆＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ：Ｌｉｕ　Ｂａｉｅａｎｇ（１９８ｌ一），Ｍａｌｅ，ＰｈＤ．Ｅ・ｍａｉｌ：ｂａｉｅａｒＩｇｌｉｕ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｌｎ．ｃａ　８８０　应用基础与工程科学学报　Ｖｏ１．１６　ｄｉｖｉｄｅｄ　ｉｎｔｏ　ｔｗｏ　ｐａｒｔｓ：ｔｈｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｋ－８　ｔｗｏ—ｅｑｕａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ　ｉｓ　ｅｍｐｌｏｙｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆａｒ　ｒｅｇｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗａｌｌ，ａ　ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ　ｍｏｄｅｌ　ｉｓ　ａｄｏｐｔｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｎｅａｒ　ｗａｌｌ　ｒｅｇｉｏｎ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｌｅｎｇｔｈ　ｓｃａｌｅ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｏ　ｂｅ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｉｎｓｔｅａｄ　ｏｆ　ｓｏｌｖｉｎｇ　ｔｈｅ　ｔｒｏｕｂｌｉｎｇ　８　ｅｑｕａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｋ－ｅ　ｔｗｏ－ｌａｙｅｒ　ｍｏｄｅｌ　ｏｖｅｒｃｏｍｅｓ　ｔｈｅ　ｕｎｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ｓｉｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｗａｌｌ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｎ　ｔｈｅｏｒｙ．ａｎｄ　ｄｏｅｓｎ’ｔ　ｎｅｅｄ　ｓｅｔ　ｖｅｒｙ　ｄｅｎｓｅ　ｍｅｓｈｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｗａｌｌ　ｒｅｇｉｏｎ　ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｏｏ　ｅｑｕａｔｉｏｎ．Ｉｔ　ｈａｓ　ｔｈｅ　ｇｏｏｄ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｔｏ　ｃａｐｔｕｒｅ　ｔｈｅ　ｒｅｖｅｒｓｅ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｇｒａｄｉｅｎｔ　ａｎｄ　ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｆｌｏｗ，ＳＯ　ｉｔ　ｉｓ　ｅｘｐｅｃｔｅｄ　ｔｏ　ｗｏｒｋ　ｗｅｌｌ　ｗｉｔｈ　ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ　ｆｌｏｗ　ｏｖｅｒ　ａ　ｓｑｕａｒｅ　ｒｉｂ．　Ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｑｕａｒｅ　ｒｉｂ，ａ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｏｃｃｕｒｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｒｏｎｔ　ａｎｄ　ｂｅｈｉｎｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｉｂ．Ｓｏｍｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｗｅｒｅ　ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ　ｔｏ　ｑｕａｎｔｉｆｙ　ｔｈｅ　ｆｌｏｗ　ｆｅａｔｕｒｅｓ．Ｔｈｅ　ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｌｅｎｇｔｈ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｒｏｎｔ　ａｎｄ　ｂｅｈｉｎｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｉｂＬ　．Ｔｈｅ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ａｎｄ　ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｖ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｒｅｇｉｏｎ　ｗｅｒｅ　ａｌｓｏ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　．Ｂｅｎｏｄｅｋａｒ　ｅｔ　ａｌ　ｕｓｅｄ　ｎｏｎｌｉｎｅａｒ　ｋ－６　ｍｏｄｅ１　ｔｏ　ｃｏｎｄｕｃｔ　ａ　ｓｅｒｉｅｓ　ｏｆ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ　Ｊｉ｝．　ｔｗｏ．１ａｙｅｒ　ｍｏｄｅｌ　ａｎｄ　Ｆｉｎｉｔｅ　Ｖｏｌｕｍｅ　Ｍｅｔｈｏｄ　（ＦＶＭ）ｗｅｒｅ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｓｔｕｄｙ　ｔｈｅ　ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ　ｆｌｏｗ　ｏｖｅｒ　ａ　ｓｑｕａｒｅ　ｒｉｂ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　Ｌ／Ｈ　ｒａｔｉｏｓ。。　．　Ａｃｈｒａｙａ　ｅｔ　ａｌ［　ｗｉｔｈ　ＡＤＶ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　ｔｈｅ　ａｖｅｒａｇｅｄ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ａｎｄ　Ｒｅｙｎｏｌｄｓ　ｓｔｒｅｓｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｖｏｒｔｉｃｅｓ，　ａｎｄ　ｅｍｐｌｏｙｅｄ　ｋ－ｅ　ｍｏｄｅ１　ｗｉｔｈ　ｗａｌｌ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔｏ　ｓｉｍｕｌａｔｅ　ｔｈｅ　ｆｌｏｗ．Ｔｈｅｉｒ　ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ　ａｖｅｒａｇｅｄ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ｐｒｏｆｉｌｅｓ　ａｎｄ　Ｒｅｙｎｏｌｄｓ　ｓｔｒｅｓｓ　ａｒｅ　ｌｅｓｓ　ｔｈａｎ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｕｌｔｓ，ｂｅｃａｕｓｅ　ｔｈｅ　ｆｌｏＷ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｖｉｓｃｏｕｓ　ｓｕｂｌａｙｅｒ　ａｎｄ　ｔ｝ｌｅ　ｂａｌａｎｃｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ａｒｅ　ｉｇｎｏｒｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｗａｌｌ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ　ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ　ｍｏｔｉｏｎ　ｄｅｔａｉｌｓ，ｉ．ｅ．ｅｊｅｃｔｉｏｎｓ，ｓｗｅｅｐ，ｗａｉｌｗａｒｄ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ　ｍｏｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｏｕｔｗａｒｄ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ　ｍｏｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｉｂ　ｒｏｕｇｈｅｎｅｄ　ｓｈｅａｒ　ｌａｙｅｒ　ｗｅｒｅ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ　ｕｓｉｎｇ　ｑｕａｄｒａｎｔ　ａｎａｌｙｓｉｓ［引．Ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ａｎｄ　ｂｕｄｇｅｔｓ　ｂｅｈｉｎｄ　ｐｅｒｍｅａｂｌｅ　ｒｉｂｓ　ｗｅｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ［９。

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四种常用湍流模型在二维后向台阶流数值模拟上的性能比较

四种常用湍流模型在二维后向台阶流数值模拟上的性能比较

RNG k-ε湍流模型由Yakhot和 Orzag［9］提出。它使用了“renor malization group”的数学方法。它和k-ε模型很相似，但是作了以下改进［10］：
·通过修正涡粘系数，考虑了平均流动中的旋转及旋流流动情况。
·在ε方程中增加了一项，从而反映了主流的时均应变率Eij。这样就使RNG k-ε模型中的产生项不仅与流动情况有关，而且还是空间坐标的函数。
比起k-ε模型，Realizable k-ε模型有两个主要的不同点：
1）模型为湍流粘性增加了一个方程，引入了与旋转和曲率有关的内容；
2）模型为耗散率增加了一个新的输运方程，这个方程来源于一个为层流速度波动而作的精确方程。
Realizable k-ε湍流模型中k的输运方程仍为（4），但其ε的输运方程则在（5）的基础上修改如下［11］：
这些特点使RNG k-ε模型比k-ε模型在处理高应变率及流线弯曲程度较大的流动中有更高的可信度和精度。
RNG k-ε湍流模型中k的输运方程仍为方程（4），但其ε的输运方程则在方程（5）的基础上修改如下［10］：
这里S为 modul us of t he mean rate－of－strain tensor，β＝0．012，η0＝4．38。此外，σk，σε，C1ε，C2ε和Cμ的取值也不同，分别为0．719 4，0．719 4，1．42，1．68和0．084 5。
这里为在以角速度ωk旋转的参照系之所观察到的平均rate－of－rotation tensor。A 0＝4．04，As 则用下式计算，
Realizable k-ε模型的k和ε的输运方程中的常数C1ε＝1．44，C2＝1．9，σk＝1．0，σε＝1．2．
（4）k-ω湍流模型［12］
k-ω湍流模型假定涡粘系数由下式计算
河流水文数值模拟及二维流体力学仿真研究

河流水文数值模拟及二维流体力学仿真研究

河流水文数值模拟及二维流体力学仿真研究一、引言河流水文数值模拟及二维流体力学仿真研究是以计算机模拟为手段，研究河流水动力学现象的学科。

该领域涉及到流体力学、数值计算、水文学等多个学科，重点研究水文过程的物理本质，利用数学方法和计算机技术进行数值模拟，揭示河流水文环境的动态变化规律，为水资源管理和环境保护提供科学依据。

二、河流水文数值模拟技术1.概述河流水文数值模拟技术是一种基于数值分析理论和计算机模拟技术的水文学研究方法。

该方法以数学方程为基础，采用计算机模拟技术，通过对河流系统的数值计算和模拟，达到预测和解决具体问题的目的。

2.主要应用河流水文数值模拟技术主要应用于以下领域：⑴预测洪水、旱涝、水质变化等水文过程；⑵研究河流形态和输沙过程的演变规律；⑶优化河流水能利用和水利工程设计方案；⑷计算河流水力学力学特性和河道水动力学模型；⑸分析水污染物的扩散和化学反应。

其中，流量预测和水能利用是常见的应用领域，并得到广泛应用。

3. 模型构建河流水文数值模拟的基础是建立一种数学模型，模拟水文过程的自然变化。

建立模型可以采用解析方法或者数值分析方法。

其中，数值分析方法是将问题转化为差分或代数方程组，使用计算机进行模拟，得到系统的数值解，从而揭示水文过程的规律。

河流水文数值模拟的基本要素包括：⑴模型区域；⑵模型计算时间步长；⑶模型边界条件；⑷模型计算反演算法及数值算法。

4. 模型验证模型验证是河流水文数值模拟技术的关键环节。

模型验证需要进行数据比对分析，针对实验结果和模拟结果进行对比。

通过比对分析，评估模型的可靠性和预测效果，完善模型。

三、二维流体力学仿真技术1.概述二维流体力学仿真技术是通过计算机模拟，研究流体在二维平面内的物理特性和动力学行为的一种方法。

该技术可以广泛应用于河流湖泊、海洋环境等不同规模的自然环境中，研究流体的流动过程及与周围介质的相互作用。

2. 主要应用二维流体力学仿真技术主要应用于以下领域：⑴研究河流湖泊的水动力学特性，预测水位变化、水流波浪特性等相关问题；⑵优化水利工程设计方案、控制河流湖泊水质；⑶分析环境污染和气溶胶扩散过程；⑷研究台风、海啸波浪等极端气象事件的影响。

苏州河河口水闸平面二维水流数值模拟

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苏州河河口水闸平面二维水流数值模拟
吴卫;季永兴;王瑟澜;张景新;刘桦
【期刊名称】《水利水电科技进展》
【年(卷),期】2007(027)0z1
【摘要】应用基于浅水方程的平面二维水流数学模型模拟水闸方案实施前后工程区流场的变化,为确定工程区的流场计算边界条件,建立苏州河和黄浦江流域的大模型和局部小模型,并对这2个模型进行率定.计算了包括K100G1.0等4种方案下各控制点的潮位过程线和流速过程线,以及控制断面的流量过程线,比较了不同底板高程和不同口门宽度对流场的影响.计算结果表明水闸方案K100G1.0是可行的.【总页数】4页(P52-55)
【作者】吴卫;季永兴;王瑟澜;张景新;刘桦
【作者单位】上海交通大学船舶、海洋与建筑工程学院,上海,200030;上海市水务工程设计研究院,上海,200063;上海市苏州河综合整治建设有限公司,上海,200002;上海交通大学船舶、海洋与建筑工程学院,上海,200030;上海交通大学船舶、海洋与建筑工程学院,上海,200030
【正文语种】中文
【中图分类】TV66;TV131.4
【相关文献】
1.枢纽互通区平面二维水流数值模拟研究 [J], 李活;马玥
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3.苏州河河口水闸垂直二维流动精细数值模拟 [J], 王本龙;何刚强;王瑟澜;刘桦
4.苏州河河口水闸平面二维水流数值模拟 [J], 吴卫;季永兴;王瑟澜;张景新;刘桦
5.基于平面二维数值模拟的长江世业洲分汊河道水流特性研究 [J], 吴昌洪; 姚瑶因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

回流区水流运动二维数值模拟

回流区水流运动二维数值模拟

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李绍武;郑建军
【期刊名称】《港工技术》
【年(卷),期】2006(000)004
【摘要】建立了基于无结构网格有限体积法的平面二维水流数学模型.数值方法上,采用有限体积法离散方程,并采用基于黎曼解的Osher格式计算有限体积界面通量:采用三角形单元对计算区域进行剖分;提出了一种确定紊动黏滞系数的方法.用此模型对平面上突扩引起的回流区竖轴环流进行了模拟,流速断面分布的计算结果与实测结果接近,再现了因主、副流剪切层不稳定引起的涡脱落、涡向下游输移以及被竖轴环流吞并的过程,预报了回流区的水面共振现象.
【总页数】3页(P8-10)
【作者】李绍武;郑建军
【作者单位】天津大学建筑工程学院,天津,300072;天津大学建筑工程学院,天津,300072
【正文语种】中文
【中图分类】O357.52;O241.82
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3.黄河大柳树-沙坡头河段典型弯道水流运动平面二维数值模拟 [J], 景何仿;李春光
4.回流区水流运动三维数值模拟 [J], 张华庆;金生
5.方腔回流区水流运动特性三维数值分析 [J], 张修忠;王光谦
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