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改进黎曼求解器的尖底断面河道水流模拟方法研究
1
作者 许惠敏 柴福鑫 +2 位作者 张红萍 臧文斌 谷仟 《中国水利水电科学研究院学报(中英文)》 北大核心 2025年第3期286-296,共11页
基于黎曼求解器的河道一维水动力模拟方法,由于具有鲁棒性强、易实现等特点,已经成为河道水流模拟的主流方法。传统黎曼求解器在模拟包含水跃的复杂几何形状河道时会出现数值不平衡和流量解不准确的问题,为了将黎曼求解器应用于形状不... 基于黎曼求解器的河道一维水动力模拟方法,由于具有鲁棒性强、易实现等特点,已经成为河道水流模拟的主流方法。传统黎曼求解器在模拟包含水跃的复杂几何形状河道时会出现数值不平衡和流量解不准确的问题,为了将黎曼求解器应用于形状不规则的自然河道,已有学者进行了大量的研究和改进。但现有的改进方法,在模拟尖底河道干湿过渡时仍然存在“通量计算受阻”的问题。针对这一问题,在通量求解中用一个水位分段函数描述水面宽度和过水面积,求解干湿交替界面处的特征水位和通量,提出了一种新的黎曼求解器改进方法。实验算例和自然河道算例验证结果表明,新的改进方法能够有效解决尖底河道干湿边界交替处“通量计算受阻”的问题,显著提高了基于黎曼求解器的河道一维水动力模拟方法的稳定性和通用性。 展开更多
关键词 一维水动力模型 干湿界面 黎曼求解器 不规则河道断面 数值模拟
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自然河道断面水动力模拟的黎曼求解器改进 被引量：2
2
作者 位昊昆 高希超 +1 位作者 冯杰 杨志勇 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2024年第9期26-37,共12页
【目的】自然河道具有断面复杂、流态多变等特点,影响了水动力模拟的收敛性、稳定性,在已有研究基础上,改进复杂断面的黎曼求解器以解决低水位时断面不连续造成的数值不稳定问题,对提升自然河道一维水动力模拟的适用性具有重要意义。【... 【目的】自然河道具有断面复杂、流态多变等特点,影响了水动力模拟的收敛性、稳定性,在已有研究基础上,改进复杂断面的黎曼求解器以解决低水位时断面不连续造成的数值不稳定问题,对提升自然河道一维水动力模拟的适用性具有重要意义。【方法】对低水位时存在“锥形凹陷”形态特征的复杂自然河道断面,传统不规则断面HLL黎曼求解器模拟时,会在河道干湿界面处出现通量演进受阻问题,针对上述问题,在河道干湿界面处直接采用界面流量值代替传统不规则断面HLL黎曼求解器计算的通量,改进传统黎曼求解器,使其能够适用于存在“锥形凹陷”形态特征的复杂自然断面河道干湿界面模拟,基于改进后的黎曼求解器构建不规则河道断面一维水动力模型,并采用五个通用算例对该方法在不同条件下的适用性进行了验证。【结果】结果显示:在一维溃坝算例中,对存在“锥形凹陷”特征的复杂河道断面,采用传统不规则断面HLL黎曼求解器模拟时,在河道干湿界面处出现了数值失稳和通量演进受阻问题,应用改进后的HLL求解器可以有效解决上述问题,数值解与理论解的相关系数高于0.99,结果准确可靠;在三角形挡水建筑物溃坝试验中,模型对4个测站的洪水到达时间和洪水过程的模拟结果与实测数据吻合,相关系数都在0.95以上;在一维过驼峰恒定流算例和急缓流交替模拟的陡坡河道水面线计算中,模型与传统模型表现相当,都能正确地预测不同河道断面形状下水跃位置和水跃前水深的变化;在长江口澄通河段潮位模拟算例中,模型预测的4个观测站点的潮位模拟数据与实测数据相关系数都在0.99以上,均方根误差都在0.08以内。【结论】结果表明:改进后的黎曼求解器可有效解决自然河道存在“锥形凹陷”形态特征导致水动力模型在干湿交界处通量演进受阻问题,构建的不规则河道断面一维水动力模型能够准确模拟复杂地形下的洪水波过程和潮位的相互作用。 展开更多
关键词 一维水动力模型 有限体积法 不规则河道断面 干湿界面 径流 数值模拟 水力特性 洪水预报
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走航式雷达在水库坝址测流中的应用
3
作者 宋金伟 《水科学与工程技术》 2024年第6期30-33,共4页
目前,国内绝大部分水库下游均为天然河道,河床几乎都为不规则断面,流速变化复杂,各类发电放水、生态放水、泄洪放水等水量均难以准确掌握。根据某水库下游天然河道断面实际情况,采用走航式雷达波测流系统开展各类放水流量测流,通过率定... 目前,国内绝大部分水库下游均为天然河道,河床几乎都为不规则断面,流速变化复杂,各类发电放水、生态放水、泄洪放水等水量均难以准确掌握。根据某水库下游天然河道断面实际情况,采用走航式雷达波测流系统开展各类放水流量测流,通过率定成果显示满足测流精度,可供类似水库下游河道测流提供借鉴。 展开更多
关键词 天然河道 不规则断面 流量变化 走航式雷达波测流系统
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基于变步长差分迭代方法的河道水面线计算 被引量：4
4
作者 齐锋 《人民长江》 北大核心 2015年第1期83-85,共3页
在计算天然河道水面线时,由于河道的不规则性,导致计算断面间距往往是不相等的。为此,依据水力学能量方程,建立了变步长差分迭代的水面曲线模型。该数学模型简单易行,适应性强,便于程序化实现。通过对河南省南部某河道治理工程水面线的... 在计算天然河道水面线时,由于河道的不规则性,导致计算断面间距往往是不相等的。为此,依据水力学能量方程,建立了变步长差分迭代的水面曲线模型。该数学模型简单易行,适应性强,便于程序化实现。通过对河南省南部某河道治理工程水面线的推求验证,证明该方法可有效解决非等间距断面的水面线推求问题,且计算效率和精度较高,可为计算类似工程问题提供参考。 展开更多
关键词 变步长 差分迭代 水面曲线推求 不规则断面河道
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