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波流共同作用下流速垂线分布及其影响因素分析

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水科学进展 2010年第6期21卷 801-807页

作者：张卓宋志尧孔俊河海大学港口海岸与近海工程学院江苏南京210098 南京师范大学教育部虚拟地理环境重点实验室江苏南京210097

大量波流相互作用的实验表明,当波浪顺流传播时,平均水面附近的流速减小,而当波浪逆流传播时,平均水面附近的流速增加。为了从理论上解释这种现象,从垂向二维Navier-Stokes方程出发,推导出波浪、潮流共同作用下的水流控制方程;采用微幅... 详细信息

大量波流相互作用的实验表明,当波浪顺流传播时,平均水面附近的流速减小,而当波浪逆流传播时,平均水面附近的流速增加。为了从理论上解释这种现象,从垂向二维Navier-Stokes方程出发,推导出波浪、潮流共同作用下的水流控制方程;采用微幅波理论简化控制方程,并引入Grant-Madsen波流边界层模型,得到波流共同作用下的紊动切应力及流速垂线分布表达式。通过和实验结果及数值结果的对比,结果预测值和实测值较为吻合,表明公式能反映波高变化及涡粘系数共同对流速垂线分布的影响,且简单实用。利用该公式分析了波浪顺流、逆流流速变化的原因。

关键词：波流共同作用流速垂线分布影响因素分析 factor analysis profiles velocity Navier-Stokes方程控制方程波浪数值结果波流相互作用紊动切应力涡粘系数水面实验结果逆流流速变化理论公式分析垂向二维

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近底层潮流速分布模式比较

水科学进展 2010年第1期21卷 89-94页

作者：倪志辉宋志尧河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210098 重庆交通大学西南水运工程科学研究所重庆400016 南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室江苏南京210097

考虑到潮流运动的非恒定性和非线性特征,基于潮流雷诺应力分布式,应用Prandtl混合长度和von Karman自相似理论,并结合潮流运动方程,推导了近底层潮流速垂向分布的双对数模式。然后,将该分布模式应用于英国大陆南部西Solent水道和江苏岸... 详细信息

考虑到潮流运动的非恒定性和非线性特征,基于潮流雷诺应力分布式,应用Prandtl混合长度和von Karman自相似理论,并结合潮流运动方程,推导了近底层潮流速垂向分布的双对数模式。然后,将该分布模式应用于英国大陆南部西Solent水道和江苏岸外西洋海域流速的实测资料,并与对数线性分布的计算成果相比较,获得了比较满意的结果。最后,对几种分布模式进行了讨论和比较,结果表明:在近岸水域采用对数或对数线性流速分布模式计算摩阻流速和粗糙高度往往会带来较大的偏差,双对数模式能使计算的结果更为合理。

关键词：潮流雷诺应力对数分布对数线性分布摩阻流速粗糙高度双对数分布

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计算弯道环流的通用公式

泥沙研究 2003年第4期28卷 19-23页

作者：宋志尧河海大学交通与海洋工程学院江苏南京210098

针对罗索夫斯基弯道环流公式推导过程中存在的问题 ,在其模型方程中 ,增加底床不可滑动条件 ,耦合求解得到了弯道环流公式和水面横比降公式 ,并应用数值逼近方法 ,对弯道环流公式进行了简化 ,以便于弯道环流的理论计算和工程应用。通过... 详细信息

针对罗索夫斯基弯道环流公式推导过程中存在的问题 ,在其模型方程中 ,增加底床不可滑动条件 ,耦合求解得到了弯道环流公式和水面横比降公式 ,并应用数值逼近方法 ,对弯道环流公式进行了简化 ,以便于弯道环流的理论计算和工程应用。通过对光滑和粗糙床面条件下弯道环流实验资料的验证 ,并与罗索夫斯基公式、Odgaard公式、张红武公式进行了比较 ,表明本文公式与实际值最为符合。因此 ,本文得到的弯道环流公式 ,形式较为简洁 ,易于计算 ,而且适合不同粗糙度的床面。

关键词：弯道通用公式横向环流数值逼近法理论计算工程应用

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罗索夫斯基弯道环流公式的统一

水科学进展 2003年第2期14卷 218-221页

作者：宋志尧河海大学海岸及海洋工程研究所江苏南京210098

在弯道环流理论和工程应用研究中,罗索夫斯基公式具有重要意义,但对于光滑和粗糙床面,该公式分别用两个式子来表示,通用性不强,且卡门常数取值0 5也显得不合理。对此进行了分析,并针对公式推导中存在的问题,采用底床不可滑动条件,对公... 详细信息

在弯道环流理论和工程应用研究中,罗索夫斯基公式具有重要意义,但对于光滑和粗糙床面,该公式分别用两个式子来表示,通用性不强,且卡门常数取值0 5也显得不合理。对此进行了分析,并针对公式推导中存在的问题,采用底床不可滑动条件,对公式重新进行了推导,得到了统一的弯道环流流速垂线分布公式,同时得到了统一的水面横比降表达式。通过对光滑和粗糙床面条件下弯道环流实验资料的验证,并和原罗索夫斯基公式及修正式比较,结果表明得到的公式不仅与实际值最为符合,而且适合不同粗糙度的床面,是计算弯道环流流速垂线分布的通用公式。

关键词：弯道环流罗索夫斯基公式

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平面潮流数值模拟中底床摩阻系数的修正

水动力学研究与进展（A辑） 2001年第1期16卷 56-61页

作者：宋志尧河海大学海工所江苏南京210098

本文从三维潮流运动控制方程出发 ,假定潮流垂直分布服从对数律 ,推得了一个较全面反映水深、水位变化梯度和流向等因素的摩阻系数修正表达式。理论分析和应用表明 ,运用修正后的摩阻系数 ,平面二维潮流数值模型更为完善 ,并能适用于陡... 详细信息

本文从三维潮流运动控制方程出发 ,假定潮流垂直分布服从对数律 ,推得了一个较全面反映水深、水位变化梯度和流向等因素的摩阻系数修正表达式。理论分析和应用表明 ,运用修正后的摩阻系数 ,平面二维潮流数值模型更为完善 ,并能适用于陡变地形。

关键词：潮流摩阻系数数值模拟修正底床

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水藻暴发的影响因素定量化研究初步

环境科学 2013年第7期34卷 2603-2610页

作者：张卓宋志尧黄昌春俞肇元南京师范大学地理科学学院南京210046 南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室南京210046

采用数值和理论相结合的方法,通过水藻扩散模型定量研究了沉降、扩散、生长、死亡、水深等因素对水藻生长状态的影响,提出初步判断水藻生长状态的判别标准.针对以往研究中对于水藻生长率、垂向紊动扩散系数垂向均匀假设过于简化,与实际... 详细信息

采用数值和理论相结合的方法,通过水藻扩散模型定量研究了沉降、扩散、生长、死亡、水深等因素对水藻生长状态的影响,提出初步判断水藻生长状态的判别标准.针对以往研究中对于水藻生长率、垂向紊动扩散系数垂向均匀假设过于简化,与实际情况不符的问题,本文分别研究了考虑光照条件下、营养盐限制条件下以及垂向扩散系数非均匀条件下,对于水藻生长状态以及水藻暴发判别标准的影响,结果发现光照引起的"遮蔽效应",营养盐的"通量限制"都会促使水藻由暴发或衰减状态向平衡状态发展.垂向扩散系数的分布形态对水藻生长状态影响大小受l/H(真光层深度和水深比)的影响,只有当水深较大时,即l/H较小时,应考虑垂直扩散系数垂向分布不均的影响.因此对于水深较小的宽浅湖泊,垂直扩散系数的形态变化对水藻生长状态的影响不明显.

关键词：水藻暴发水藻扩散模型垂向紊动扩散系数水藻数量真光层

核电厂冷却水及含放射性液态流出物的三维数值模拟

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给水排水 2017年第S2期43卷 166-171页

作者：李勇陈媛宋志尧深圳中广核工程设计有限公司深圳518172 南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室南京210023

建立河道三维水流和冷却水及含放射性液态流出物三维数学模型,对某滨河核电厂冷却水排放及含放射性液态流出物核素分布进行数值模拟研究,分析厂址排水口附近的温度场和浓度场的扩散规律。研究结果表明:方程中考虑排放口的流量动量,可合... 详细信息

建立河道三维水流和冷却水及含放射性液态流出物三维数学模型,对某滨河核电厂冷却水排放及含放射性液态流出物核素分布进行数值模拟研究,分析厂址排水口附近的温度场和浓度场的扩散规律。研究结果表明:方程中考虑排放口的流量动量,可合理反映扩散管周边的流态;厂址独特的河弯水力特性,使得不同扩散管布置对排放物质的稀释结果影响不大;各方案0.1℃温升线均未超过河道宽度的1/4,影响范围枯水期最大、洪水期最小,温升分布在排水口附近不均匀,但越往下游越均匀;下泄流量越大对核素的稀释作用越大,各方案稀释1 000倍时的影响长度均在3.5km左右;核素排放对上游影响很小,最大回溯距离不超过200m。这些结论可为工程设计、建设及运行提供技术服务,也对内陆核电环境问题的相关研究具有参考价值。

关键词：冷却水含放射性液态流出物温度场浓度场数值模拟

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浅水方程模拟中确定糙率的回归系数法

水科学进展 2013年第4期24卷 574-580页

作者：叶荣辉宋志尧吴小明张卓赵红军珠江水利委员会珠江水利科学研究院广东广州510611 南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室江苏南京210046 河海大学港口海岸与近海工程学院江苏南京210098

基于水流模拟本身就是模拟模型回归求真(即实体原型)过程的认识,从模拟模型和实体原型之间的相关关系出发,应用统计学中的线性回归分析方法,通过回归系数建立了模型与原型糙率系数之间的关系式,提出了二维浅水方程模拟中糙率确定的回归... 详细信息

基于水流模拟本身就是模拟模型回归求真(即实体原型)过程的认识,从模拟模型和实体原型之间的相关关系出发,应用统计学中的线性回归分析方法,通过回归系数建立了模型与原型糙率系数之间的关系式,提出了二维浅水方程模拟中糙率确定的回归系数法。数值试验表明,该方法并不依赖于糙率系数的初值,具有稳定性好、收敛速度快的特点;对磨刀门水道水流的数值模拟应用显示,该方法能有效地改善模拟计算的精度,具有较好的适应能力,简便实用,为二维浅水流动模拟计算时率定糙率系数提供了一种有效途径。

关键词：浅水方程数值模拟曼宁系数回归分析磨刀门水道

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河口涨潮沟形成水动力机制初探

河海大学学报（自然科学版） 2002年第4期30卷 45-48页

作者：宋志尧严以新朱勇河海大学交通与海洋工程学院江苏南京210098

根据长江口 196 5～ 2 0 0 0年的地形资料和研究成果 ,应用理论力学中平面汇交力系的平衡条件 ,对河口涨潮沟形成的水动力机制进行了初步分析和探讨 .结果表明 ,涨潮沟的形成与衰亡与主槽涨潮动力主轴的摆动和涨潮动力的变化密切相关 ,... 详细信息

根据长江口 196 5～ 2 0 0 0年的地形资料和研究成果 ,应用理论力学中平面汇交力系的平衡条件 ,对河口涨潮沟形成的水动力机制进行了初步分析和探讨 .结果表明 ,涨潮沟的形成与衰亡与主槽涨潮动力主轴的摆动和涨潮动力的变化密切相关 ,涨潮沟的利用与整治必须因势利导 ,顺应其形成机制和演变规律 .

关键词：河口涨潮沟形成水动力机制涨潮动力长江口汇交力系