河道立面二维非恒定水温及污染物分布预报模型

通过建立一种立面二维模型 ,考虑自由水面的变化 ,采用全显式的有限体积法模拟了河道流动的水温及悬浮污染物质分布 .该模型适用于大尺度水域中较长期的流动、水温及悬浮物质迁移问题 .通过优化取水口位置高程将水体中污染物质残存总量控制到最少 ,对水库实际流动、水温、悬浮物质分布的模拟结果与实际观测符合良好 .

基于立面二维水动力-水温耦合模型的水库水温分布

建立了考虑浮力影响的立面二维水动力-水温耦合数学模型,对温差异重流进行了研究,分析了浮力流的水流结构和温度分层的形成、发展过程,利用水库物理模型的试验数据对模型进行了验证,再将该模型应用于一拟建水库,模拟预测了该水库建成后夏季典型条件下库区的流场及温度场分布,研究了不同高程放流洞放水对库区流场、温度场及下泄水温的影响。

内河航道挖槽立面二维水沙数学模型研究

文章采用有限体积法建立了航道挖槽立面二维水沙数学模型,以分析挖槽后航道的冲淤变化。该模型引入了压强修正值,克服了因挖槽断面形态变化引起的流速剧烈变化带来的模拟困难;同时采用了动网格技术,使计算区域随流动区域的变化而改变,较好模拟了自由表面和含沙量的变化。为检验模型的可靠性,采用了试验资料进行验证,模型计算结果与试验数据符合较好。

基于σ坐标变换和水位函数法的立面二维水动力学模型

根据近年来计算水力学在计算方法上的最新成果,提出了一种用于计算水流运动沿水深方向变化动水压力条件下的立面二维水动力学模型。模型中,采用基于Boussinesq假定的不可压缩牛顿流体的Navier-stokes方程作为控制方程,并对其做σ坐标变换,简化了计算区域。数值方法上,通过有限差分法离散控制方程,采用矩形交错网格,利用水位函数法求解自由水面流动,通过分步解法在交错网格上求解速度项和动水压力项。用该模型模拟了微幅波运动,并对模型计算结果与微幅波运动解析解进行比较,结果表明该立面二维水动力学模型具有良好的精度。

基于地基投影的建筑场景立面建模

多视图建筑立面建模通常局限于稀疏点重建,且多方向立面的重建误差较大,对设备要求严格、系统庞大。针对该问题,提出一种基于地基投影的立面建模算法。通过场景预处理,标记视图序列的有序立面。对分组视图计算3D稀疏点,由稀疏点同步求解场景地基线和矫正立面。由地基线生长局部立面模型,经模型融合恢复场景三维立面模型。实验结果表明,算法重建结果具有准确、连续的三维结构与可视化纹理,在一定的稀疏点使用比例内,其立面角度误差小于5°,线比例误差低于1%,可满足室外场景建模工程的需求。

建筑物立面分类与DIM点云滤波

针对目前基于近景摄影测量方法构建建筑物立面模型过程中因密集影像匹配(DIM)点云噪声所引起的建筑物立面TIN网格模型畸变问题,本文借鉴机器学习中样本学习的思想,对建筑物立面进行了分类并对DIM点云提出了相应的滤波方法,以达到去除DIM点云噪声和改善其TIN网格模型畸变的目的。其中,针对平面结构立面,采取先对点云样本进行学习计算构建数学立面模型所需参数,再对该立面模型设定阈值并对其点云进行滤波处理的方法;针对曲面结构立面,则结合DIM点云特性先将点云样本分类标记归为立面点与非立面点,再进行样本特征值学习,使用Logistic回归算法迭代计算求解最佳回归系数,从而构建滤波分类器的方法对立面点云进行滤波处理。试验结果表明,本文滤波处理方法能将立面DIM点云噪声有效识别并去除,而且使用该方法处理后所得点云构建的建筑物立面TIN网格模型精细化程度得到有效提高,模型质量得到明显改善。

水库调度对溪洛渡电站下游水温的影响

溪洛渡电站运行后将在春季下泄低温水，影响下游鱼类繁殖。研究通过改变水库调度方式来减免下泄低温水的影响。设计了3种水库调度方式，并采用立面二维κ-ε温度模型预测溪洛渡电站库区水温及下泄水温。结果显示在1～6月升温期加大泄流量，降低库水位，会导致库区表层水温升高，斜温层下移，使引水口得到更多的表层温水，从而提高下游河道的水温。水库调度能一定程度上降低电站下泄低温水对鱼类产卵的影响。

沙坑局部含沙水流特性的数值模拟研究

分析了FLUENT流体商业软件用于河流动力学问题研究的难点和可行性,应用混合物模型对存在矩形沙坑的河道分清水和含沙水流2种情况进行了数值模拟并对比分析。计算结果表明:水沙耦合计算模式的混合物模型可以较好地模拟河道中的水沙两相流输移现象;泥沙相对流体的动量影响明显,且降低了收敛速度;泥沙会抑制水流的内部紊动。沙坑内部拐角处会形成涡旋的次生流,造成向上游的溯源冲刷和下游的淤积。

小浪底水库泄水孔洞调度方案比选研究

小浪底水利枢纽进水塔群前的泥沙淤积影响工程的安全运行和水库的发电效益,制定合理的泄水孔洞调度方案至关重要。为此采用立面二维水沙数学模型开展小浪底水库底孔防淤堵的数值模拟研究。在设计水沙条件下,计算和比较两种泄水孔洞运用方案对坝区河床纵剖面淤积形态、排沙比和发电效益的影响,结果表明:两种方案均能满足进水塔群防淤堵的要求,为尽可能发挥小浪底水库的发电效益,泄水孔洞调度方案推荐方案1,即出库流量小于发电洞泄流量时优先启用发电洞泄流,当出库流量超过发电洞泄流量时超出部分尽量通过排沙洞、明流洞、孔板洞泄流,减少库区淤积。

滚波演化中聚合过程的数值模拟研究

滚波是一种重力作用下自由液面失稳诱发的水面波动现象,通常可分为具有相对稳定波形和波速的周期性滚波与波形和波速不断变化的不规则滚波(自然滚波).不规则滚波的相互作用和发展演化过程十分复杂,至今对其认识尚不成熟.本文采用基于雷诺平均Navier-Stokes方程的立面二维数值模型,对不规则滚波发展过程中的吸收聚合和追赶聚合现象进行了数值模拟研究.分析了两种聚合模式的演化过程,给出了滚波聚合过程中完整的波形、波速、速度剖面以及湍流黏性等重要信息.结果表明滚波的聚合过程是不规则滚波演化和增长的重要机制,在特定条件下滚波增长由自然增长模式转变为以吸收聚合和追赶聚合为主的增长模式.滚波聚合过程中,依次经历后波追赶、爬升、与前波合并、内部流场调制等多个步骤,最终形成一个具有更大波长和波高的滚波.本文发现了在3个滚波间距较近的情况下,会发生二重聚合现象,即后两个滚波首先聚合,然后与前波进一步聚合形成一个新的滚波.

水库溶解氧的立面二维数值模拟

采用宽度平均的立面二维数学模型对水库水质进行数值模拟,通过对水位、水温的计算值与实测值的对比,验证了模型模拟水库水质的有效性.在此基础上,对库区的溶解氧浓度分布进行计算,结果表明,溶解氧的计算值与实测值整体吻合较好,基本能够反映水库中的溶解氧分布特性.对该水库水体中的饱和溶解氧率的计算分析表明,水库水体2007年全年的饱和溶解氧率多在90%以上,水体总体质量较好.在3-5月气温适宜的条件下,由于浮游植物生长旺盛,过饱和情况较为明显.而在夏季(6-9月),由于气温高,水体复氧能力较弱,同时同时期上游来水丰沛,随地表径流带来的面源污染也增加了水体的耗氧量,致使这一时期的溶解氧浓度较低,因此水库溶解氧受上游来流及气温的影响较为显著.