摘要：将文章Ⅰ建立的平面无结构、垂向σ坐标网格上的三维自由水面水沙数学模型与几个类似模型进行了比较,并从水流、泥沙两个方面对模型进行了验证。借助天然感潮河道水流运动实测资料对水流模型进行了测试,采用净冲刷实验、梯形断面丁坝局部冲刷实验资料和天然潮沟冲刷现场观测资料对泥沙模型进行了验证,计算结果与解析解、实验资料和天然观测资料符合良好,表明本文模型能较准确地模拟实验水槽及天然河流中的水沙运动。

摘要：为完全拟合河口近海复杂岸线和工程结构以及有效局部加密,设计并建立了一个无结构三角形网格二维河口海岸水动力数值模式。空间离散主要基于有限体积法以保证守恒性,时间积分采用预估修正法以提高精度。水位在三角形网格中心通过连续方程求解;水平x方向和y方向的流速U和V均在网格边中点上通过动量方程求解。流速平流项的求解中采用了TVD格式。TVD流速平流通量为一个一阶迎风格式通量和一个二阶格式通量的组合,一阶格式通量和二阶格式通量根据流速的局部分布情况得出配比,最终组合得到TVD通量。TVD格式具有低耗散和无频散的优点,提高了模式的稳定性。应用实测资料验证建立的模式,结果显示水位、流速和流向的计算值与实测值均符合良好。

摘要：针对天然河流水域边界不规则的特点,提出了平面无结构、垂向σ坐标网格上三维自由水面水沙数学模型的基本框架。模型基于压力分裂模式和θ半隐算法建立,求解分为两步,第一步求解一个关于自由水面的二维Poisson方程,获得水位和临时流场;第二步求解一个关于动水压强的三维Poisson方程,获得动水压强场并用它来校正临时流速场。在构造动水压强三维Poisson方程时借鉴了BOM模型方法,而在自由水面处理上摒弃了其内外模分裂方法,因而模型不受模式分裂方法中一致性问题的影响。在三维水流模型的基础上建立了悬移质泥沙模型,采用欧拉-拉各朗日方法(ELM)求解控制方程中的对流项,使模型计算的时间步长不受CFL稳定条件限制。

摘要：基于一套自主研制的无结构网格二维河口海洋数值模式A2D,在大圆湖理想模型下,通过与解析解进行比较分析,采用不同架构配置,改进设计正压梯度力计算方法。改进后的算法中引入了从算架构的配置,以配合主算架构,得到更佳的稳定性。通过水位场平面分布与单点过程线可以发现,三组试验的算法均获得了较好的精度和比原算法更好的稳定性,其中TSNS配置算法(中心点计算水位、边中点计算流速的主算架构,配合节点计算水位、边中点计算流速的从算架构)由于其主算架构更接近结构网格下的C网格,在守恒性、移动潮滩边界处理等方面具有一定优势和便利性,有利于在实际海洋中的计算。将TSNS配置算法在江浙沿海进行试算,水位验证结果与实测基本符合,与原A2D模式计算水位之间无显著差异。TSNS算法在稳定性方面的改进,有助于提升模式升级为三维后的稳定性,为今后模式成功升级为三维打下基础。

摘要：构造了非线性守恒型浅水方程的伴随方程,并给出无结构三角网格的开边界校正表达式,利用Godunov格式和Riemann间断解Roe通量格式的设计思想,建立了无结构三角网格有限体积法的伴随开边界反演模型。进行了概化涌潮河口和钱塘江涌潮河口M2分潮开边界反演的数值实验,经过同化得到开边界上振幅的平均误差分别为0.000 6 m和0.053 3 m,证实了本文构造有限体积伴随模型的可行性,也表明本模型能够适应间断解问题。

摘要：传统上认为伴随数值模型的构造应先设计正向方程的数值格式,然后由数值格式推导伴随数值格式建立伴随模型,但利用该方法过程繁杂繁琐,且从正数值模型直接得到伴随模型,制约了对伴随模型数值格式的具体设计,如利用该方法就无法构造有限体积法的伴随数值模型。为发挥有限体积法在数值格式和边界拟合方面的优势,和检验对伴随方程进行数值格式选取和设计的可行性,本文直接从深度平均的非线性守恒型浅水方程出发,先利用Lagrange法推导得到其伴随方程,然后再对浅水方程和伴随方程的数值通量分别采用二阶精度的Roe格式和一阶精度的Lax-Friedrichs流函数格式,建立正模型和伴随模型采用不同数值格式的无结构三角网格有限体积法的伴随模型。进行的一系列数值实验,正确反演出了顺直河道和概化河口的开边界,结果表明该方法构造伴随模型是可行的,为伴随模型的构造方法开辟了一条新的途径。

摘要：　本文以木兰溪下游裁弯河段为例,建立了有限体积法的水平二维非恒定流均匀沙不平衡输移计算模型。采用黎曼近似解通量差分裂(FDS)格式计算通过各单元边的水流、含沙量法向数值通量,并应用相关的悬移质、推移质河床变形计算公式计算冲淤变化。数值模型经相应的河工模型试验资料率定、检验后,预测了裁弯工程建成后河道可能的冲淤变化,为工程设计和施工提供依据。

摘要：基于无结构网格的FVM方法离散微分方程,采用Osher及LSS格式计算对流通量,通过高斯积分求扩散项中控制体形心处的梯度矢量,预测、校正二步格式求解方程组,保证了水流计算格式的解具有良好的物理基础,符合解的特征构造,具有守恒性、逆风性、单调保持性。利用实测资料对非均匀沙沉速、分组沙挟沙力、紊动黏滞性系数计算公式等进行了适应性分析,综合确定了适应于高含沙水流的计算模式和方法。

摘要：为了研究大型涉水建筑物的修建对潮汐河段防洪的影响,以灌河燕尾港2万吨级码头防洪影响为研究内容,采用有限体积方法,建立三角形非结构网格二维潮流数学模型,分析码头建设前后工程区水位、流速和流场的变化。结果表明,码头兴建后对工程区河道的水位和流速影响均较小,流场变化局限在局部小范围地区,故对灌河的防洪影响较小。

摘要：研究确定了网格单元邻接矩阵带宽与并行计算效率间的关系,得到了可以通过减小单元邻接矩阵的带宽,以减小外部通信量,从而达到提高并行计算效率的目的。为了提高并行计算效率,基于Akhras-Dhatt(AD)算法思想,通过引进类似节点商的单元商对单元编号进行优化,使得矩阵带宽减小,从而设计了一种减小单元邻接矩阵带宽的AD算法。进一步基于减小矩阵带宽的AD算法,提出一种区域剖分算法。利用此区域剖分算法,对全球海域无结构网格中的部分区域进行区域剖分研究,结果表明该算法能得到很好的加速比与并行效率,计算耗时相对较短,证实利用该方法对大规模网格区域进行分裂具有可行性与有效性。