哈尔滨三家子段二维流场的计算与应用

论文摘要

河流数值模拟是以数值方法和计算机技术为手段,通过对河流的数值模拟计算,解决河流工程所关心的问题。随着计算机技术的高速发展,为河流数值模拟提供了更强的发展动力。如今,使用一维数学模型和二维数学模型进行河流的数值模拟计算已经很普遍,且模拟技术也比较成熟,并在许多方面都取得了巨大的经济效益。三维模型虽然最接近实际河流的特点,但由于问题太过复杂,计算量很大,因此发展较缓慢。总之,数值模拟已成为一种研究水问题的重要手段。应哈尔滨城市发展建设需求,需对松花江三家子段堤防进行改建。本文主要做了如下的工作:采用有限体积法对松花江哈尔滨三家子流域进行二维数值模拟计算。使用了贴体坐标网格剖分求解域,贴体坐标系下的水流控制方程采用有限体积法进行离散,使用FORTRAN程序编程对离散方程进行求解,通过已有的水文资料对结果进行水面线验证。验证模型正确后,运用该模型对三家子堤线进行优化,得出优化方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 数学模型的发展
• 1.2.1 一维数学模型简介
• 1.2.2 二维数学模型简介
• 1.2.3 三维数学模型简介
• 1.3 数学模型计算方法
• 1.3.1 有限差分法（Finite Difference Method）
• 1.3.2 有限元法（Finite Element Method）
• 1.3.3 有限分析法（Finite Analytic Method）
• 1.3.4 有限体积法（Finite Volume Method）
• 1.4 三家子河段简介
• 1.4.1 流域概况
• 1.4.2 地形资料
• 1.5 本文的主要研究内容
• 第2章 二维数学模型
• 2.1 二维曲线正交网格
• 2.1.1 概述
• 2.1.2 生成帖体坐标系的基本原理
• 2.1.3 坐标变换的数值计算
• 2.1.4 生成网格示例
• 2.2 二维数学模型
• 2.2.1 模型概况
• 2.2.2 水流运动方程组
• 2.2.3 K～ε方程
• 2.2.4 水流基本方程的离散
• 2.2.5 流场计算步聚
• 2.2.6 流场计算控制及定解条件
• 2.3 本章小结
• 第3章 二维数学模型计算验证
• 3.1 概述
• 3.2 计算基本资料
• 3.2.1 计算河段糙率设定
• 3.2.2 设计流量
• 3.2.3 设计水面线
• 3.2.4 起推水位及流量
• 3.3 计算流域的网格划分
• 3.4 计算结果及水面线验证
• 3.4.1 P=5%的水面线验证结果
• 3.4.2 P=2%的水面线验证结果
• 3.4.3 P=1%的水面线验证结果
• 3.5 计算区域流场
• 3.6 本章小结
• 第4章 三家子段堤防堤线的优化
• 4.1 基础方案
• 4.2 引用方案
• 4.3 三家子堤线的优化方案
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢