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方腔回流区水流运动特性三维数值分析

水科学进展 2003年第1期14卷 1-8页

作者：张修忠王光谦清华大学教育部水沙科学重点实验室北京100084

建立了一个三维水动力学模型,对方腔回流区水流运动特性进行了模拟分析。数学模型以三维浅水环流方程为基础,在垂向空间引入σ坐标变换,采用高分辨率半隐有限元离散格式。计算结果与解析解及水槽试验数据吻合良好。应用该模型对方腔回... 详细信息

建立了一个三维水动力学模型,对方腔回流区水流运动特性进行了模拟分析。数学模型以三维浅水环流方程为基础,在垂向空间引入σ坐标变换,采用高分辨率半隐有限元离散格式。计算结果与解析解及水槽试验数据吻合良好。应用该模型对方腔回流区的水流运动特性进行了计算分析,进一步揭示了方腔回流运动的非定常非对称不封闭特性、流动结构表现为竖轴环流与立面环流相叠加、流速沿垂线分布相对均匀等流动规律。

关键词：水流运动方腔回流区环流有限元三维数值分析

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浅水流动及输运三维数学模型研究进展

水利学报 2002年第7期33卷 1-7页

作者：张修忠王光谦清华大学水沙科学教育部重点实验室北京100084

对近年来国内外浅水流动及输运三维数学模型的发展作了较全面的回顾 ,重点论述了数学模型研究中的若干基本问题 ,包括垂向坐标的σ变换、悬沙输移的近底边界条件、自由水面的计算、紊流的封闭问题以及有效的数值计算方法。讨论了浅水流... 详细信息

对近年来国内外浅水流动及输运三维数学模型的发展作了较全面的回顾 ,重点论述了数学模型研究中的若干基本问题 ,包括垂向坐标的σ变换、悬沙输移的近底边界条件、自由水面的计算、紊流的封闭问题以及有效的数值计算方法。讨论了浅水流动及输运三维数学模型有待于进一步研究的方向和发展趋势。

关键词：浅水流动输运三维数学模型泥沙紊流悬沙输移

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流量和含沙量对水质参数影响分析

水利学报 2002年第5期33卷 51-54页

作者：石伟王光谦清华大学水利水电工程系北京100084

为了研究近年来黄河下游水环境容量萎缩的内在机理 ,本文用流量级频率分析的方法 ,对 1982～ 1984年黄河下游花园口、泺口水文站实测水质分析成果表中的耗氧量、溶解氧及其相应流量进行了分析 ,得到在平滩流量下黄河下游河道对污染物输... 详细信息

为了研究近年来黄河下游水环境容量萎缩的内在机理 ,本文用流量级频率分析的方法 ,对 1982～ 1984年黄河下游花园口、泺口水文站实测水质分析成果表中的耗氧量、溶解氧及其相应流量进行了分析 ,得到在平滩流量下黄河下游河道对污染物输运能力最强 ,而且此时其水环境容量也最大的结论 .随着花园口、泺口水文站平滩流量由 195 8年的 80 0 0m3 s和 92 0 0m3 s降至 1999年的 40 0 0m3 s和 30 0 0m3 s ,黄河下游水环境容量萎缩是必然的 .本文又通过统计分析得知含沙量对黄河下游水质监测数据中的耗氧量及溶解氧量影响不大 .

关键词：水环境容量平滩流量黄河下游水质监测

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基于非线性动力系统观点估算平滩流量

清华大学学报（自然科学版） 2003年第11期43卷 1563-1566页

作者：石伟王光谦清华大学水利水电工程系水沙科学教育部重点实验室北京100084

为了进一步认识黄河下游"小水大灾"机理,从而指导水库调水调沙和水资源优化调度,基于非线性动力系统观点,提出一个估算平滩流量的方法。将河流含沙量随时间演化过程中临界点处流量作为平滩流量,根据黄河下游高村水文站1996年实测日平均... 详细信息

为了进一步认识黄河下游"小水大灾"机理,从而指导水库调水调沙和水资源优化调度,基于非线性动力系统观点,提出一个估算平滩流量的方法。将河流含沙量随时间演化过程中临界点处流量作为平滩流量,根据黄河下游高村水文站1996年实测日平均水文资料,该估算方法所得平滩流量与利用实测断面和水位流量关系直接估算的平滩流量一致。用该方法估算平滩流量时,不需要实测断面资料,而且能够得到平滩流量随时间的变化。

关键词：非线性动力系统平滩流量黄河下游冲淤能力排洪能力

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静态堆积颗粒中的力链分布

物理学报 2008年第8期57卷 4667-4674页

作者：孙其诚王光谦清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

颗粒物质是由众多离散颗粒组成的软凝聚态物质,涉及多个物理层次结构和机制,是多尺度问题.首先阐述了颗粒物质多尺度力学的研究框架,指出颗粒间接触力链构成的细观尺度是核心,颗粒物质显示出的独特静态堆积特性和动态流变特性都与细观... 详细信息

颗粒物质是由众多离散颗粒组成的软凝聚态物质,涉及多个物理层次结构和机制,是多尺度问题.首先阐述了颗粒物质多尺度力学的研究框架,指出颗粒间接触力链构成的细观尺度是核心,颗粒物质显示出的独特静态堆积特性和动态流变特性都与细观尺度力链的复杂演变规律直接相关.围绕着定量描述力链特征这一目标,采用严格的球形颗粒Hertz法向接触理论和Mindlin-Deresiewicz切向接触理论,对重力作用下12000个球心共面的二维等径颗粒静态堆积进行了离散动力学模拟,对力链分布特征、接触力规律等做了量化分析,考察了颗粒摩擦系数的影响.这些结果有利于从力链角度揭示颗粒静态和动态性质.

关键词：颗粒物质力链离散模型多尺度力学

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浅水方程数值计算方法的研究

水科学进展 2003年第4期14卷 417-423页

作者：张修忠王光谦金生清华大学水利水电工程系北京100084 大连理工大学土木系辽宁大连116024

求解以水位为变量的连续方程,并根据Navier Stokes方程压力修正算法的基本思想,建立了浅水方程的水位修正算法,放宽了对离散时间步长的限制。通过对离散方程系数矩阵的重新构造,建立了高分辨率有限元格式,该格式既具有较高的离散精度又... 详细信息

求解以水位为变量的连续方程,并根据Navier Stokes方程压力修正算法的基本思想,建立了浅水方程的水位修正算法,放宽了对离散时间步长的限制。通过对离散方程系数矩阵的重新构造,建立了高分辨率有限元格式,该格式既具有较高的离散精度又避免了数值解的伪振荡。对动量方程的阻力项做负坡线性化处理,提高了露滩计算的稳定性。数值模拟结果与解析解吻合良好,表明所建立的数值计算方法是正确的和可靠的。

关键词：浅水方程数值计算水位修正算法高分辨率格式有限元法

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细颗粒对粗颗粒床沙质输沙率影响的初步研究

水科学进展 2001年第1期12卷 1-6页

作者：钟德钰王士强王光谦清华大学水利水电工程系北京100084

考虑高含沙紊流涡团中细颗粒絮凝形成网络结构对粗颗粒运动影响后 ,建立了粗颗粒悬移质泥沙的输沙率计算方法。该方法中包含的细颗粒影响项反映了流域因素对粗颗粒泥沙输沙的影响 ,证明细颗粒的影响是引起多沙河流中“多来多排”现象的... 详细信息

考虑高含沙紊流涡团中细颗粒絮凝形成网络结构对粗颗粒运动影响后 ,建立了粗颗粒悬移质泥沙的输沙率计算方法。该方法中包含的细颗粒影响项反映了流域因素对粗颗粒泥沙输沙的影响 ,证明细颗粒的影响是引起多沙河流中“多来多排”现象的一个重要因素。与黄河实测资料的对比表明 ,该计算方法能够反映高含沙紊流输沙时随流域细颗粒增多粗颗粒悬移质输沙率相对增大的现象。

关键词：床沙质输沙率高含沙水流细颗粒悬移质输沙率

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水沙运动一、二维分区耦合虚拟点算法

水科学进展 2004年第2期15卷 151-155页

作者：张修忠王光谦金生山东省水利厅山东济南250013 清华大学水利水电工程系北京100084 大连理工大学土木工程系辽宁大连116024

建立了一种计算具有多空间尺度水沙运动的一、二维分区耦合虚拟点算法。该算法通过在一、二维区域的交界面定义虚拟点,并利用有限元的非结构化网格与单元叠加的特点,将所有一、二维区域连接点的影响系数集成到总体阵中虚拟点的元素上,... 详细信息

建立了一种计算具有多空间尺度水沙运动的一、二维分区耦合虚拟点算法。该算法通过在一、二维区域的交界面定义虚拟点,并利用有限元的非结构化网格与单元叠加的特点,将所有一、二维区域连接点的影响系数集成到总体阵中虚拟点的元素上,实现不同分区之间的强耦合作用。同传统的使用简单匹配条件的一、二维分区弱耦合算法相比,该方法可以提高分区耦合计算的稳定性。对算法的正确性用一河口算例进行了检验。

关键词：水沙运动分区耦合虚拟点有限元法河口海岸

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大流域数字高程模型数据管理系统

清华大学学报（自然科学版） 2004年第12期44卷 1646-1649页

作者：刘家宏王光谦王开清华大学水利水电工程系水沙科学教育部重点实验室北京100084

为了以小流域为基础建立大流域分布式数字水文模型,建立了一个大流域数字高程模型数据的获得及存取管理系统。该系统把数据的处理水平从单块扩展到多块。以地形源数据的来源及预处理、分块数据文件的存储结构、地形数据的跨块读取3个基... 详细信息

为了以小流域为基础建立大流域分布式数字水文模型,建立了一个大流域数字高程模型数据的获得及存取管理系统。该系统把数据的处理水平从单块扩展到多块。以地形源数据的来源及预处理、分块数据文件的存储结构、地形数据的跨块读取3个基本问题为基础,该系统成功地用于管理黄河流域花园口以上70多万km2的地形数据,完成了从地形源数据获得、预处理到存储、读取这一系列过程。利用这个系统,可以快速正确地获取黄河流域内的任何一个子流域的地形数据。这些工作为建立黄河全流域的分布式水文模型打下了基础。

关键词：流域规划数字流域数据存储数字高程模型