溃坝洪水数值模拟及其应用
节选
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数值模拟关键在于每个单元建立一组表达单元结点参数之间关系的式子，称之为构造单元特性或建立单元特征式。构造的方法一般有四种：①直接法。这个方法来源于结构分析的直接刚度法。②变分法。这个方法要利用变分原理，即求泛函的极值。基于变分原理的有限元方程可以用于广泛的工程问题，简单或者是复杂形状的单元均适合。③加权余量法。这个方法是一种构造单元特性更广泛的方法.，这种方法直接从控制微分方程出发，不需要泛函或变分公式，因此适应于那些泛函不存在或者比较难找的问题。④能量平衡法。这个方法根据是系统的热平衡或机械能平衡，它和加权余量法一样，不需要变分公式。 有限元方法的求解步骤为： （1）分块离散。将连续体或求解区域划分为若干单元，这些单元相互不重叠，单元的几何形状可以根据问题的特点选取，对于同一问题的不同区域也可以选用不同形状的单元。 （2）规范化基函数。Ritz-Galerkin方法的*大困难是选取基函数没有一定的法则可循。而有限元方法，不论什么样的求解区域和方程，都是按一定规则构造基函数。求解区域有多少结点，就选取多少个基函数，每个结点分别对应一个基函数（也可以是两个或多个基函数），这个基函数在相应的结点上取值为1，而在其他与该结点不相邻的单元中全部为o。显然，除边界结点相应的基函数外，其余所有基函数，都满足齐次本质边值条件；而本质边界条件对应边界上结点的基函数，可用来构造特解。 （3）规范化单元有限方程。Ritz-Galerkin积分表达式，可以表达为各个单元上积分的和。而在每个单元中，近似解将表示成基函数的线性组合，代入积分表达式中，在几何形状规则的单元上积分形成代数方程，这个方程对每一个单元而言，形式上都是相同的。这样就解决了Ritz-Galerkin法在复杂区域上积分的困难。2.1.4有限体积法（FVM） 有限体积法由McDonald在1971年首次用于求解二维欧拉方程，1972年被Patankar等用于SIMPLE算法，计算恒定不可压流。但是，当时使用有限体积法只是采用交错矩形网格，通量计算也相当于中心格式。1977年Jameson开始将它应用于气流计算。此后随着非结构网格的普及和通量算法的改进，在有限体积法的实现上有了很大的发展和提高。 ……
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内容简介
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“大坝风险”是近年来发展起来的一种大坝安全管理的新理念，其特点就是不仅关心大坝本身的安全，还关注大坝溃决对下游的影响。为了*大限度地减少溃坝洪水灾难引发的生命财产损失，对溃坝后的洪水风险模拟是十分必要的。 《溃坝洪水数值模拟及其应用》作者多年从事溃坝洪水数值模拟的研究，通过对多年研究工作的总结，针对曲线网格，提出了若干溃坝洪水计算中的关键技术问题，包括逐渐溃坝的实用模式，动边界地三点水深法、总体水量平衡校正法、桥梁阻水等效糙率、各种阻水物的模拟等。作者通过两个典型的实际水库模拟，探讨了溃坝洪水数模建模过程、计算成果的表达及分析，进一步阐明了溃坝洪水的特性。 《溃坝洪水数值模拟及其应用》关于溃坝洪水数值模拟中关键技术问题的见解和观点，及由其得到的计算结果在两个实例中得到了成功的应用，计算方法有一定的理论水平和实用参考价值。 《溃坝洪水数值模拟及其应用》适合相关领域科技工作者，也可作为水库大坝相关专业的教学、参考用书。
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目录
前言第1章 绪论1.1 国内水库概况1.2 溃坝历史回顾1.2.1 国内发生的溃坝事件1.2.2 世界范围内的溃坝事件1.3 国内外溃坝研究进展1.3.1 溃坝问题的理论分析1_3.2 溃坝问题的试验研究1.3.3 溃坝问题的数值模拟1.3.4 溃坝资料的统计分析1.3.5 溃坝研究的发展方向1.4 溃坝洪水计算的意义第2章 溃坝洪水数值算法综述2.1 常用水流数值算法描述2.1.1 有限差分法（FDM）2.1.2 有限分析法（FAM）2.1.3 有限元法（FEM）2.1.4 有限体积法（FVM）2.2 各种数值方法的优缺点第3章 贴体正交曲线坐标差分法3.1 基本方程3.2 正交曲线坐标系3.3 曲线坐标系的方程形式3.4 曲线坐标方程的离散及求解3.5 计算条件3.5.1 边界条件3.5.2 初始条件3.5.3 计算时间步长3.5.4 糙率3.6 基础资料3.6.1 地形资料3.6.2 卫星影像图3.6.3 水库大坝特性表3.6.4 溢洪道泄流曲线3.6.5 库容曲线3.6 6入库流量过程曲线3.6.7 坝址下游控制断面水位——流量关系线或水位过程曲线第4章 主要技术问题4.1 溃口流量4.1.1 瞬间溃4.1.2 逐渐溃4.2 动边界4.2.1 动边界研究现状4.2.2 “三点水深”法4.3 总体水量守恒校正法4.3.1 思想方法4.3.2 公式推导4.4 下垫面阻水物模拟4.4.1 堰闸类4.4.2 桥墩4.4.3 建筑群第5章 应用实例5.1 实例一——大镜山水库溃坝模拟5.1.1 大镜山水库概况5.1.2 基础资料5.1.3 模型建立5.1.4 计算结果分析5.2 实例二——黄龙带水库溃坝模拟5.2.1 水库大坝概况5.2.2 基础资料5.2.3 溃坝洪水演进数学模型建立5.2.4 计算结果分析结语参考文献
封面
书名:溃坝洪水数值模拟及其应用
作者:姚志坚
页数:84
定价:¥25.0
出版社:中国水利水电出版社
出版日期:2013-12-01
ISBN:9787517014171
PDF电子书大小:129MB 高清扫描完整版