非恒定流

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目前,一维明渠非恒定流已有通用的程序包,并且比较成熟。包括河网、分叉河道洪水波演进、电站日调节非恒定流均可计算,计算应用了各种差分格式。实际问题有长江、黄河、辽河的洪水演进,三峡、葛洲坝、丹江口水电站日调节问题等。

由于水利枢纽上、下游,水库与河道地形变化,湖泊风波,排污环境问题需要进行二维计算,因此最近几年二维非恒定流计算获得较快的发展。

计算方法中有差分法与有限元法。对于洪水波演进多采用隐式差分,步长有几二米到上千米不等,时间步长有一分钟至三十分钟,对潮汐水流采用显式或隐式,步长较短。经验表明:有限元法可以适应边界几何形状的不规则性。有人在内部区域用差分,接近固体边界区域采用三角形单元。这种混合格式比全部区域采用矩形差分网格,更能适合边界上波的反射,使得波高尤其是波相伴计算更符合实际。

平面二维河口潮汐非恒定流计算的实际问题,有钱塘江潮流,长江口、渤海湾、辽河口的非恒定流。计算是基于浅水流动模型,平面二维计算流场是沿垂线积分后的平均流速场。所求得的水深变化及流速分量是进一步计算污染浓度场、热水温度场与泥沙运动的基础。

管道非恒定流中的水击与调压室中的水位波动计算,近年来也有很大进展,复杂管道中的水击可以结合水轮机、水泵联合计算。这一水力瞬态流现象,也已有专著和专门程序进行研究。