環(huán)境污染與環(huán)境保護是當(dāng)今世界所面臨的嚴重問題之一。由于工業(yè)的發(fā)展，大量有害于人類和其它生物的工業(yè)廢物（廢水、廢氣、廢渣）和生活污水、農(nóng)業(yè)廢水排入河流、湖泊、水庫與海灣，使天然水體受到嚴重的污染。為了保護環(huán)境，防止污染的危害，必須了解這些污染物質(zhì)的擴散輸移規(guī)律，就是要探求當(dāng)污染物投放于水體后，由于擴散、輸移所造成的污染物濃度隨空間和時間的變化規(guī)律。 本文基于現(xiàn)代紊流理論、現(xiàn)代數(shù)值計算方法建立適合描述水利工程中紊流規(guī)律的非線性數(shù)值模型，即曲線坐標系下的多層紊流水動力模型，旨在提高紊流精細模擬的實用性，以求有效地解決水利工程中的水流和輸運現(xiàn)象的實際問題。因此，該研究既具有理論意義，又具有工程實用價值。 本文的主要研究內(nèi)容： 1)對選題的目的和意義進行了論述；對水流與水質(zhì)數(shù)值模擬發(fā)展的現(xiàn)狀進行了系統(tǒng)的分析和評述，并提出了本文的研究問題；對現(xiàn)代紊流理論、數(shù)值計算方法進行了詳細的綜述、歸納和總結(jié)，并提出了本文采用的模型與方法；對紊流數(shù)值計算中的關(guān)鍵性技術(shù)問題（離散方法、自由表面位置的確定問題、復(fù)雜邊界的處理方法等）進行了詳細的綜述和研究。 2... 

【文章頁數(shù)】：149 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.2 國內(nèi)外研究進展、現(xiàn)狀分析與研究問題的提出
        1.2.1 研究進展和現(xiàn)狀分析
        1.2.2 二維模型研究進展和現(xiàn)狀分析
        1.2.3 三維模型研究進展和現(xiàn)狀分析
    1.3 研究問題的提出
    1.4 本文的主要內(nèi)容及創(chuàng)新點
        1.4.1 主要內(nèi)容
        1.4.2 主要創(chuàng)新點
2 紊流模型理論及控制方程
    2.1 守恒定律
    2.2 時均流方程及其封閉問題
        2.2.1 概述
        2.2.2 紊流的時均(Reynolds)方程
        2.2.3 紊流的性質(zhì)
        2.2.4 紊流模型的基本概念和分類
    2.3 紊動粘性系數(shù)模型
        2.3.1 零方程模型
        2.3.2 單方程模型
        2.3.3 雙方程模型
        2.3.4 雷諾應(yīng)力模型和代數(shù)應(yīng)力模型
        2.3.5 低雷諾數(shù)紊流模型
        2.3.6 紊流的雙流體模型
    2.4 紊流直接數(shù)值模擬
    2.5 紊流的大渦模擬
    2.6 小結(jié)
3 數(shù)值模擬關(guān)鍵性技術(shù)研究
    3.1 數(shù)值離散方法
        3.1.1 時間離散
        3.1.2 空間離散
    3.2 自由表面的追蹤
    3.3 不規(guī)則邊界的處理
    3.4 邊界擬合坐標變換法
        3.4.1 邊界擬合坐標變換基本理論
        3.4.2 生成網(wǎng)格的微分方程法
        3.4.3 網(wǎng)格分布的控制
    3.5 邊界處正交曲線網(wǎng)格生成研究
        3.5.1 Thomas曲線網(wǎng)格生成方法
        3.5.2 新調(diào)節(jié)因子P，Q函數(shù)的構(gòu)造
        3.5.3 方程的離散與求解
        3.5.4 網(wǎng)格生成算例
    3.6 小結(jié)
4 直角坐標系下的多層紊流水動力模型
    4.1 引言
    4.2 水流的控制方程
    4.3 沿層積分方程
    4.4 方程的統(tǒng)一形式
    4.5 統(tǒng)一形式控制方程的數(shù)值離散與水深校正方法
        4.5.1 統(tǒng)一形式控制方程的數(shù)值離散
        4.5.2 水深校正方法
    4.6 模型驗證——明渠丁壩繞流紊動特性數(shù)值模擬
        4.6.1 實驗工況
        4.6.2 計算結(jié)果及其分析
    4.7 小結(jié)
5 曲線坐標系下的多層紊流水動力模型
    5.1 引言
    5.2 曲線坐標系下的多層紊流水動力模型
        5.2.1 控制方程的轉(zhuǎn)化(ξ-η坐標變換)
        5.2.2 通用方程離散
        5.2.3 水位(壓力)校正方程
        5.2.4 邊界條件
        5.2.5 模型求解過程
    5.3 模型驗證——180°彎道水流紊動特性數(shù)值模擬
    5.4 小結(jié)
6 曲線坐標系下多層紊流水動力模型的曲率修正
    6.1 引言
    6.2 曲線坐標系下多層紊流水動力模型的曲率修正
    6.3 模型驗證
        6.3.1 180°彎道水流紊動特性數(shù)值模擬
        6.3.2 連續(xù)彎道水流和污染物的擴散輸移
    6.4 工程應(yīng)用
        6.4.1 工程應(yīng)用1—田市抽水站進水前池水流流態(tài)數(shù)值模擬
        6.4.2 工程應(yīng)用2—白石窯水電站工程水流數(shù)值模擬研究
    6.5 小結(jié)
7 總結(jié)與展望
致謝
參考文獻
附錄
    一.攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文
    二.攻讀博士學(xué)位期間參加的科研項目
    三.攻讀博士學(xué)位期間獲獎情況


【參考文獻】：
期刊論文
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[4]二維潰壩洪水波演進的數(shù)值模擬[J]. 魏文禮,沈永明,孫廣才,劉玉玲.  水利學(xué)報. 2003(09)
[5]黃浦江干流二維水動力實時數(shù)學(xué)模型研究[J]. 徐祖信,尹海龍.  水動力學(xué)研究與進展（A輯）. 2003(03)
[6]橋渡壅水對河道水位流場影響二維數(shù)值模擬[J]. 張細兵,余新明,金琨.  人民長江. 2003(04)
[7]羅索夫斯基彎道環(huán)流公式的統(tǒng)一[J]. 宋志堯.  水科學(xué)進展. 2003(02)
[8]矩形連續(xù)彎道流場簡化計算數(shù)學(xué)模型[J]. 彭凱.  重慶建筑大學(xué)學(xué)報. 2003(01)
[9]非正交曲線坐標下二維水流計算的SIMPLEC算法[J]. 吳修廣,沈永明,鄭永紅,王平義.  水利學(xué)報. 2003(02)
[10]二維明渠非恒定流的格子Boltzmann模擬[J]. 程永光,索麗生.  水科學(xué)進展. 2003(01)



本文編號：3696374