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自由表面水流数值模拟程序并行化的预处理

水动力学研究与进展（A辑） 2023年第2期38卷 222-231页

作者：李兴魏清福张景新上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 上海交通大学水动力学教育部重点实验室上海200240 江苏省太湖水利规划设计研究院有限公司上海分公司上海200434

并行化计算作为一种提升计算速度的手段被广泛应用于计算流体力学领域。为提升模拟速度,以及针对天然水域超大空间和时间尺度的CFD数值模拟需求,实现多节点分布式并行化计算很有必要。MPI作为目前较为成熟的并行接口是软件并行化的优先... 详细信息

并行化计算作为一种提升计算速度的手段被广泛应用于计算流体力学领域。为提升模拟速度,以及针对天然水域超大空间和时间尺度的CFD数值模拟需求,实现多节点分布式并行化计算很有必要。MPI作为目前较为成熟的并行接口是软件并行化的优先选择,其作为一种消息传递接口,通过通信方式实现程序的分布式并行。并行化过程中的并行分析、程序预处理以及通信模式的设计尤为必要。该文通过对自主开发的模拟软件的并行化分析,对预处理程序进行了开发,并设计了可扩展的通信模式,方便程序后续开发。通过分别执行串行程序与多线程并行程序模拟孤立波运动过程,分析并行程序计算的准确性,结果表明:并行计算程序与串行程序计算结果无显著差异,计算精度在10-6量级,且线程数不影响结果。

关键词： MPI 并行计算预处理数据通讯自由表面水动力学模拟

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无锡锡山区宛山湖底泥污染及生态清淤研究

环境工程 2023年第1期41卷 173-180页

作者：魏清福邵晓静蔡杰董亚萍江苏省太湖水利规划设计研究院有限公司上海分公司上海200092 生态环境部太湖流域东海海域生态环境监督管理局生态环境监测与科学研究中心上海200125

底泥生态疏浚作为生态修复的重要措施之一,已广泛应用于太湖流域水环境综合治理。为解决区域的水环境问题,进一步提高人居环境质量,开展了锡山区宛山湖底泥污染和生态清淤研究。以宛山湖九里河口以北湖区为研究对象,通过对宛山湖基本情... 详细信息

底泥生态疏浚作为生态修复的重要措施之一,已广泛应用于太湖流域水环境综合治理。为解决区域的水环境问题,进一步提高人居环境质量,开展了锡山区宛山湖底泥污染和生态清淤研究。以宛山湖九里河口以北湖区为研究对象,通过对宛山湖基本情况及底泥污染现状调研分析,充分考虑通航和引水需求以及施工深度限制等因素,确定生态清淤范围和工程量。本次疏浚面积为0.75 km^(2),疏浚深度为0.3~1.3 m,疏浚总量为56.82万m^(3),其中底泥清淤34.82万m^(3),航道疏槽22.00万m^(3)。从清淤要求、清淤深度、清淤设备选择、清淤工艺等关键技术点着手制定宛山湖北部湖区底泥清淤方案。通过对先导区污染底泥的生态清淤,有效削减底泥内源污染,促进宛山湖水体水质改善,并为宛山湖水生态修复奠定基础,具有显著的环境和社会效益。

关键词：湿地修复宛山湖底泥疏浚生态清淤水环境治理

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感潮河段桥墩影响评价的高精度二维模拟

水资源开发与管理 2022年第12期8卷 71-77页

作者：魏清福江苏省太湖水利规划设计研究院有限公司上海分公司上海200434

在以数学模型对桥墩结构和河道进行网格概化处理中,模型的概化精度、网格与桥墩轮廓的贴合程度都对模型计算效率和成果造成影响。本文采用SMS软件对模型网格进行前处理,并利用MIKE21水动力模型分析了桥墩建设对河道水流的影响。结果表明... 详细信息

在以数学模型对桥墩结构和河道进行网格概化处理中,模型的概化精度、网格与桥墩轮廓的贴合程度都对模型计算效率和成果造成影响。本文采用SMS软件对模型网格进行前处理,并利用MIKE21水动力模型分析了桥墩建设对河道水流的影响。结果表明,经过处理后的模型网格能够更好地贴合桥墩轮廓,模型计算成果可以全面地反映桥墩局部区域的水位和流场的变化情况。

关键词：桥墩概化精度贴合程度数学模型

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穿湖隧道对太湖大堤变形影响的研究

水利水电工程设计 2023年第1期42卷 50-53页

作者：魏清福江苏省太湖水利规划设计研究院有限公司上海分公司上海200434

随着流域经济社会快速发展,长三角一体化、长江经济带等国家战略的实施,环太湖地区城市互联互通促使重大基础设施以隧道方式下穿太湖大堤越来越多。太湖流域地质特点是第四纪沉积物分布广泛,第四系厚度大多在80~130 m,以粉质黏土、重粉... 详细信息

随着流域经济社会快速发展,长三角一体化、长江经济带等国家战略的实施,环太湖地区城市互联互通促使重大基础设施以隧道方式下穿太湖大堤越来越多。太湖流域地质特点是第四纪沉积物分布广泛,第四系厚度大多在80~130 m,以粉质黏土、重粉质壤土、淤泥质土等软土为主,液性指数0.27~1.50,可塑-流塑。穿湖隧道易对太湖大堤产生地层损失,导致堤防沉降变形。结合无锡至宜兴城际轨道交通工程隧道下穿太湖大堤,提出了降低堤防竖向变形、减少安全隐患的工程措施,可供类似工程设计参考。

关键词：穿湖隧道太湖大堤软基沉降处理措施

桥墩群对河道行洪影响的研究-以上海机场快速公交工程为例

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南水北调与水利科技 2016年第A1期14卷 69-71页

作者：魏清福上海勘测设计研究院上海200434

以原规划的上海机场快速公交工程（以下称“ 磁悬浮工程” ）为例.磁悬浮工程与白莲泾河道共线31 75 km,121 座桥墩布置于河道内, 并多次不规则与河道小夹角相交, 严重影响了白莲泾河道的防洪、排涝功能的正常发挥,类似工程对行洪影... 详细信息

以原规划的上海机场快速公交工程（以下称“ 磁悬浮工程” ）为例.磁悬浮工程与白莲泾河道共线31 75 km,121 座桥墩布置于河道内, 并多次不规则与河道小夹角相交, 严重影响了白莲泾河道的防洪、排涝功能的正常发挥,类似工程对行洪影响的研究尚不多见.采用物理模型试验和一维数学模型计算相结合的研究方法, 探讨了复杂桥墩群对河道行洪的影响, 为河道管理和类似涉水建设项目防洪影响评价提供参考.

关键词：桥墩群行洪影响

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提高桥墩阻水试验量测精度的新方法探讨

南水北调与水利科技 2016年第A2期14卷 215-217页

作者：魏清福上海勘测设计研究院有限公司上海200434

跨河桥梁布置在河道内的桥墩在河道行洪期间由于桥墩的阻碍作用,水流经过桥墩时需要克服其施加的阻力,从而影响河道原有的过流能力.天然河流水流流态复杂多变,通常较难获得相同水流条件下有无阻水建筑物对比的现场测验资料,一般需通... 详细信息

跨河桥梁布置在河道内的桥墩在河道行洪期间由于桥墩的阻碍作用,水流经过桥墩时需要克服其施加的阻力,从而影响河道原有的过流能力.天然河流水流流态复杂多变,通常较难获得相同水流条件下有无阻水建筑物对比的现场测验资料,一般需通过水工模型试验获取相关数据,但由于一般阻水影响量值较小,受现有测量仪器精度限制,桥墩阻水水工模型试验量测数据难以满足生产和科研的需求.探讨了一种提高桥墩阻水水工模型试验量测精度的新方法,该方法将类似水工模型试验中对测量仪器精度的要求,通过布置其他试验装置和控制试验时间来实现,可以解决类似水工模型试验中由于微量变化现有仪器无法准确测量的问题,对类似水工模型试验具有参考价值.

关键词：桥墩过流能力水工模型量测精度方法

扩大马山内河对改善太湖西北部湖湾水动力及水环境作用的研究

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水利水电技术 2013年第2期44卷 40-43页

作者：魏清福上海勘测设计研究院上海200434

以实测资料为基础,采用湖泊二维水流水质数学模型,研究了扩大马山内河对改善太湖西北部竺山湖和梅梁湖湖湾水动力和水环境的作用,主要分析内容包括湖湾内流场、流速、水质,以及湖湾口水量交换等,以便为太湖水环境综合治理提供参考。

关键词：马山内河湖湾水动力水环境

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明渠流动条件下单圆墩的阻水效应数值模拟

水动力学研究与进展（A辑） 2016年第1期31卷 76-82页

作者：韩露张景新魏清福河口海岸交通行业重点实验室上海201201 上海交通大学水动力学教育部重点实验室上海200240 上海勘测设计研究院上海200430

该文利用数值模拟手段探究明渠流动条件下单圆墩阻水效应特征。数值模型基于商用软件Fluent的气、水两相流模块,自由液面的捕捉选取VOF模型。通过分析明渠水流中单墩柱放置前后局部水位差,建立了阻水效应特性与流态因子之间的关系式。... 详细信息

该文利用数值模拟手段探究明渠流动条件下单圆墩阻水效应特征。数值模型基于商用软件Fluent的气、水两相流模块,自由液面的捕捉选取VOF模型。通过分析明渠水流中单墩柱放置前后局部水位差,建立了阻水效应特性与流态因子之间的关系式。定量分析了墩柱阻水效应的空间影响范围及阻水强度,同时通过系列数值实验率定了单圆墩阻水系数经验公式hw* (y*)= Ae?(y*/B)2中的A、B参数,该经验公式由作者通过物理模型实验获得。研究成果可为大尺度河流水动力模拟中桥梁墩柱的概化提供一定参考依据。

关键词：明渠水流数值计算阻水效应阻水系数

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基于拐点理论的引江济太工程规模优选研究

中国农村水利水电 2016年第2期 64-65,69页

作者：魏清福上海勘测设计研究院上海200434

越来越多的水利工程要求从改善水环境角度确定其工程规模,然而由于水环境改善效果的复杂性,目前为止还没有形成较成熟、统一的方法,为了更加科学合理地从改善水环境角度确定水利工程的适宜规模,避免由于水利工程规模过大而带来的投资浪... 详细信息

越来越多的水利工程要求从改善水环境角度确定其工程规模,然而由于水环境改善效果的复杂性,目前为止还没有形成较成熟、统一的方法,为了更加科学合理地从改善水环境角度确定水利工程的适宜规模,避免由于水利工程规模过大而带来的投资浪费,以及由于工程规模偏小而导致工程效果不佳和不能充分发挥工程应有效益的问题,基于水环境变量间存在的普遍曲线规律,探讨了利用曲线拐点判别水利工程改善水环境适宜规模的方法,结合具体工程案例分析了拐点理论在水环境综合治理工程中应用的有效性。为水利工程在水环境方面的研究论证提供了一种新的思路。

关键词：水环境曲线拐点