數(shù)值模擬已成為研究水流輸沙過程不可或缺的常規(guī)工具。挾沙水流數(shù)值模擬包含五個要素:控制方程、初始條件(如初始地形)、邊界條件、數(shù)值計算方法和經(jīng)驗關(guān)系式(如物質(zhì)交換經(jīng)驗式),五要素均包含各自的不確定性。本文主要關(guān)注初始地形擾動、數(shù)值算法和經(jīng)驗關(guān)系式三個方面的不確定性,從明渠流到異重流,對其中的不確定性進行了定性、定量分析。具體如下:(1)自然水流地形凹凸不平,但大部分水沙數(shù)值模擬都假定了平整、光滑的初始地形。若在平整地形上給以小擾動,則更接近自然條件,但其給數(shù)值結(jié)果帶來的影響尚未可知。本文首先采用明渠流的水沙耦合非飽和輸沙數(shù)學(xué)模型,基于結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的有限體積法研究不同初始地形擾動(平整地形上單個小凸起和多個不規(guī)則小凸起)對挾沙水流和地形演化的影響,并對比文獻Fagherazzi and Sun(2003)非耦合水沙模型在重現(xiàn)自然狀態(tài)水流底床階梯狀/循環(huán)臺階狀(cyclic steps)地形形成的模擬差異。結(jié)果顯示所采用的明渠流數(shù)學(xué)模型對于可沖刷地形的初始擾動有較好的反饋,并能很好地重現(xiàn)自然條件下的階梯狀地形。但是,所采用的耦合模型與Fagherazzi and Sun(2003)的非耦合模型在...

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【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究進展
        1.2.1 挾沙水流研究方法
        1.2.2 挾沙水流數(shù)值模擬中地形和物質(zhì)量化的不確定性
    1.3 本文研究的主要內(nèi)容
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 章節(jié)安排
2 水沙耦合數(shù)學(xué)模型
    2.1 控制方程
    2.2 數(shù)值計算方法
        2.2.1 控制方程的離散
        2.2.2 Slope Limited Centred (SLIC)方法
3 初始地形擾動與CYCLIC STEPS地貌形成研究
    3.1 引言
        3.1.1 背景
        3.1.2 研究現(xiàn)狀
    3.2 算例介紹
        3.2.1 經(jīng)驗關(guān)系式
        3.2.2 邊界與初始條件
    3.3 算例計算分析
    3.4 本章小結(jié)
4 泥沙異重流與環(huán)境物質(zhì)交換經(jīng)驗公式適應(yīng)性
    4.1 引言
        4.1.1 背景
        4.1.2 研究現(xiàn)狀
    4.2 算例介紹
        4.2.1 經(jīng)驗公式
        4.2.2 邊界與初始條件
    4.3 算例計算分析
        4.3.1 開閘式異重流水槽實驗?zāi)M
        4.3.2 恒定入流式異重流水槽實驗?zāi)M
    4.4 本章小結(jié)
5 總結(jié)和展望
    5.1 主要結(jié)論
    5.2 工作展望
參考文獻
作者簡歷



本文編號：3801953