基于Godunov格式的堤坝溃决水流数值模拟PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 堤坝溃决洪水灾害 1

1.1.1 溃堤洪水灾害 1

1.1.2 溃坝洪水灾害 2

1.2 堤坝溃决水流的理论解研究 3

1.3 堤坝溃决水流的特点及数值模拟方法 4

1.3.1 堤坝溃决水流的特点 4

1.3.2 数值模拟的主要途径及方法 6

1.4 堤坝溃决水流数值模拟研究进展 10

1.4.1 溃口出流模型 10

1.4.2 溃决水流数值模拟 11

1.4.3 城区溃决水流数值模拟 13

1.4.4 一维、二维模型的耦合计算 14

第2章 溃口出流过程计算 15

2.1 引言 15

2.2 模型建立 15

2.2.1 泥沙连续方程 15

2.2.2 溃口流量计算公式 15

2.2.3 溃口泥沙冲刷率公式 16

2.3 溃口模型验证算例 17

2.3.1 物理溃坝模型试验 17

2.3.2 完全漫顶溃决出流过程计算 21

2.3.3 垭口漫顶溃决出流过程计算 23

2.4 本章小结 26

第3章 基于HLL格式的一维水流数值模拟 27

3.1 引言 27

3.2 模型建立 27

3.2.1 控制方程 27

3.2.2 数值离散方法 28

3.2.3 二阶数值重构 30

3.2.4 源项的处理 32

3.2.5 边界条件和干湿处理 32

3.2.6 模型稳定条件 33

3.3 一维模型验证算例 33

3.3.1 静水算例 33

3.3.2 Ritter溃坝问题 34

3.3.3 明渠潮波算例 36

3.3.4 非规则河床上的潮波算例 37

3.3.5 明渠混合流算例 39

3.3.6 喉口混合流算例 42

3.3.7 水波相互作用算例 44

3.3.8 水波传播算例 47

3.3.9 三角形挡水建筑物溃坝算例 48

3.3.10 Malpasset一维溃坝算例 51

3.3.11 鹅公颈水库溃坝算例 53

3.4 本章小结 57

第4章 基于HLL格式的河网数值模拟 58

4.1 引言 58

4.2 河网模型构建 58

4.3 河网模型验证算例 60

4.3.1 简易河网算例 60

4.3.2 树状河网算例 60

4.3.3 环状河网算例 62

4.3.4 复杂河网算例 64

4.4 本章小结 66

第5章 基于Roe格式的二维水流数值模拟 67

5.1 引言 67

5.2 控制方程 67

5.3 方程的非结构化网格离散 69

5.3.1 计算网格的选取 69

5.3.2 控制体的选取 72

5.3.3 有限体积离散 72

5.3.4 法向数值通量计算 73

5.4 源项的处理 75

5.4.1 复杂地形下的静水问题 75

5.4.2 底坡源项的离散 76

5.4.3 摩阻源项的处理 77

5.5 边界条件 78

5.5.1 急流开边界条件 78

5.5.2 缓流开边界条件 78

5.5.3 固壁边界条件 80

5.6 干湿边界处理技术 80

5.7 稳定条件及时间动步长技术 82

5.8 二维模型验证算例 82

5.8.1 非对称方形溃坝算例 82

5.8.2 超临界流倾斜水跃算例 84

5.8.3 二维对称矩形溃坝算例 86

5.8.4 非平底溃坝水流算例 86

5.8.5 混合流算例 89

5.8.6 三角堰溃坝水流算例 92

5.8.7 Toce河物理模型溃坝试验 92

5.8.8 Malpasset大坝天然溃坝算例 96

5.9 本章小结 101

第6章 一维、二维溃坝洪水耦合模型 102

6.1 引言 102

6.2 耦合数学模型的建立 103

6.3 耦合模型验证算例 104

6.3.1 弯道溃坝模型试验 104

6.3.2 断面突然扩大的溃坝模型试验 108

6.4 本章小结 112

第7章 溃堤洪水的数值模拟 113

7.1 引言 113

7.2 河道一维水动力模型 113

7.2.1 控制方程及其离散 113

7.2.2 Saint-Venant方程组的Newton-Raphson迭代形式 114

7.2.3 特殊节点的处理 115

7.2.4 系统方程的装配和求解 116

7.3 溃堤模型的耦合及求解 117

7.3.1 模型耦合条件 117

7.3.2 模型求解过程 118

7.4 溃堤模型的验证 118

7.4.1 验证算例的计算条件 118

7.4.2 计算结果分析 119

7.4.3 验证算例的改进 121

7.5 溃堤模型的应用 122

7.5.1 松北分洪区分洪效果 122

7.5.2 胖头泡蓄滞洪区分洪效果 128

7.6 本章小结 132

第8章 建筑物密集城区溃堤水流数值模拟 134

8.1 引言 134

8.2 城区建筑物的处理方法 134

8.3 Toce河城区洪水验证算例 134

8.4 哈尔滨市城区溃堤水流模拟 139

8.4.1 哈尔滨市水文概况 139

8.4.2 侵入水量的概念 142

8.4.3 哈尔滨市城区溃堤水流计算基础信息 143

8.4.4 计算结果分析 145

8.5 本章小结 150

参考文献 151