非線性淺水方程可以描述以重力為主驅(qū)動力的自由流體運動,諸如潰壩洪流和海岸沖流。在實際問題中,通常需要在非線性淺水方程中包含底床摩阻項,來考慮粗糙底床對流體運動的阻滯作用。但是對于Chezy類型的底床摩阻項,由于在分母位置上包含水深,導(dǎo)致在岸線位置處存在奇異性。同時又受到控制方程形式和理論求解方法的制約,所以底床摩阻對淺水區(qū)域水動力特性的影響仍然有待進一步的研究。本文采用了參數(shù)替換法、特征線法和泰勒展開法等解析方法,分析了潰壩波和沖流水體在傳播、演變和爬高過程中的水動力特征規(guī)律,從而揭示了底床摩阻對其水動力要素的影響機理。首先,本文通過參數(shù)替換法得到了潰壩波沿下游水平粗糙干床傳播過程中的水動力特性。潰壩波在底床摩阻的作用下可以分解成主流態(tài)區(qū)域和波前區(qū)域。主流態(tài)區(qū)域的水動力過程可以用經(jīng)典的Ritter（1892）理論解來描述。底床摩阻主要影響波前區(qū)域的水動力特征。在波前區(qū)域的摩阻系數(shù)是常數(shù)以及流速均勻分布的假設(shè)下,本文通過參數(shù)替換法對包含摩阻影響的非線性淺水方程進行了簡化和理論求解,得到了潰壩波的波前區(qū)域流速隨時間變化的解析表達(dá)式。相比于既有的解析解,由于本文理論解給出的流速不會降低至零,... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：123 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

瞬時全演的潰壩水動力過程示意圖

可以描述以重力為主驅(qū)動力的自由流體運動（吳紅俠，２０１２），諸如潰壩洪流（如??圖１．１所示）和海岸沖流（如圖１．２所示）等水體運動。雖然潰壩發(fā)生在內(nèi)陸地??區(qū)，而沖流發(fā)生在海岸地區(qū)，但是體現(xiàn)在控制方程上的差異也僅僅是潰壩波不一??定考慮向下坡度的影響，而沖流運動則必須考慮向上坡度的影響。??

方程中的各項沿深度平均而得到的。非線性淺水方程也適用于天然緩變的地形，??可以描述以重力為主驅(qū)動力的自由流體運動（吳紅俠，２０１２），諸如潰壩洪流（如??圖１．１所示）和海岸沖流（如圖１．２所示）等水體運動。雖然潰壩發(fā)生在內(nèi)陸地??區(qū)，而沖流發(fā)生在海岸地區(qū)，但是體現(xiàn)在控制方程上的差異也僅僅是潰壩波不一??定考慮向下坡度的影響，而沖流運動則必須考慮向上坡度的影響。??；壩址位置??＾?負(fù)向波前?！???（?！??＼?！??ｙ自由水面??未受擾動區(qū)域??漬壩濟傳播?＼＼正向波前????？??〇??圖ｌ．ｉ瞬時全潰的潰壩水動力過程示意圖????最大沖流點?回流點?破波點??＼?沖流帶（ｓｗａｓｈｚｏｎｅ）?浪沖帶（ｓｕｒｆｚｏｎｅ）??平均水位??ｔ????軒水位?增水?靜—??圖１．２沖流水動力過程示意圖??１??

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]基于有限體積法的二維淺水水流數(shù)值模擬技術(shù)研究[D]. 吳紅俠.安徽大學(xué) 2012
[3]Hodograph變換和Hodograph-type變換的推廣[D]. 于媛媛.西北大學(xué) 2010



本文編號：3088119