水沙水质类水利工程问题数值模拟理论与应用
出版时间： 2015
内容简介
本书是作者多年研究工作的累积，主要对一些典型水利工程问题数值模拟所涉及的数学模型、数值计算方法做了较为全面的介绍，并系统地介绍了作者在这方面的研究成果。主要内容包括：天然河流水流运动、泥沙输移、河床变形的数值模拟；工业供水水库泥沙淤积的数值模拟；有压管道水锤的数值模拟；湖库水质的数值模拟；土壤水盐运移的数值模拟；河道或引水明渠冬季结冰问题的数值模拟等。全书共分上、下两篇，共计10章内容，其中上篇为基础理论篇，有4章，主要介绍了有关数学模型、数值计算方法及常用的数值模拟软件；下篇为实践应用篇，共6章，主要介绍了作者近年来在这些领域的一些研究成果.
目录：
《信息与计算科学丛书》序
前言
主要符号表
上篇基础理论篇
第1章水利工程数值模拟概述
1.1水利工程数值模拟的研究目标和研究内容
1.1.1水利工程概述
1.1.2数值模拟概述
1.1.3水利工程数值模拟研究目标及研究内容
1.2水利工程数值模拟国内外研究现状
1.2.1紊流的数值模拟研究现状
1.2.2水流运动的数值模拟研究现状
1.2.3泥沙运移的数值模拟研究现状
1.2.4冰凌问题的数值模拟研究现状
1.2.5水质问题数值模拟研究现状
1.2.6土壤水盐运移问题数值模拟研究现状
1.3水利工程数值模拟研究发展趋势
第2章水利工程中常用数学模型
2.1水动力学数学模型
2.1.1一维水动力学数学模型
2.1.2三维水动力学数学模型
2.1.3平面二维水动力学数学模型
2.1.4垂向二维水动力学数学模型
2.2泥沙运移数学模型
2.2.1一维泥沙数学模型
2.2.2二维泥沙数学模型
2.2.3泥沙数学模型中关键问题的处理
2.3湖库水质数学模型
2.3.1湖库特点及水质影响因素
2.3.2湖库水温模型
2.3.3湖库水质数学模型
2.3.4生态动力学模型
2.4土壤水盐运移数学模型
2.4.1土壤水盐运移理论研究
2.4，2土壤水盐运移模型
2.4.3土壤水盐模型关键参数的确定
2.5水温及冰凌数学模型
2.5.1水温数学模型
2.5.2输冰数学模型
2.5.3冰盖厚度发展的计算
第3章水利工程数值模拟有关数值计算方法
3.1常用数值计算方法简介
3.2网格生成技术
3.2.1概述
3.2.2适体坐标变换
3.3对流扩散方程的有限体积法
3.3.1离散格式
3.3.2二维问题的离散
3.4SIMPLE类系列算法及有关收敛性
3.4.1SIMPLE算法
3.4.2SIMPLER算法
3.4.3SIMPLEC算法
3.4.4CLEAR算法
3.4.5IDEAL算法
3.4.6SIMPLE类算法的矩阵形式
3.4.7同位网格下SIMPLE类算法收敛性研究
3.5TDMA算法及其收敛性
3.5.1TDMA算法
3.5.2TDMA算法在二维水沙模型数值求解中的应用
3.5.3TDMA算法的收敛性
3.6高分辨率组合格式构造
3.6.1相关概念
3.6.2高分辨率格式构造
3.6.3算例
3.7定解条件及有关算法改进
3.7.1初始条件
3.7.2边界条件
3.7.3动边界处理
3.7.4水流模块与泥沙模块的耦合问题
3.8引水明渠冬季结冰问题数学模型求解方法
3.8.1一维水力热力耦合模型方程的数值求解方法
3.8.2冰盖厚度发展模型方程的数值求解方法
第4章水利工程数值模拟常用应用软件
4.1FLUENT
4.1.1概述
4.1.2FLUENT软件构成
4.1.3FLUENT主要功能
4.1.4FLUENT计算模型
4.1.5FLUENT基本操作及应用实例
4.2Delft3D
4.2.1Delft3D概述
4.2.2Delft3D主要模块
4.2.3水动力模块（FLOW）简介
4.2.4Delft3D模型控制方程
4.3MIKE
4.3.1概述
4.3.2MIKE主要功能
4.3.3MIKE21软件应用实例
下篇实践应用篇
第5章连续弯曲河道水沙运移及河床变形研究
5.1主要测量仪器
5.2黄河上游典型河段实测
5.2.1沙坡头河段
5.2.2大柳树河段
5.3沙坡头河段平面二维数值模拟
5.3.1初边界条件及网格剖分
5.3.2水流运动数值模拟结果及分析
5.3.3泥沙运移及河床变形数值模拟结果及分析
5.4黄河沙坡头河段三维数值模拟
5.4.1模拟区域及网格划分
5.4.2数学模型及求解
5.4.3沙坡头库区三维水沙运动模拟结果及分析
5.5黄河大柳树河段三维数值模拟
5.5.1模拟区域及网格划分
5.5.2数学模型及求解
5.5.3大柳树河段三维水沙运动模拟结果及分析
5.6主要结论
第6章抽水型水库泥沙淤积研究
6.1水洞沟水库实测
6.1.1水洞沟水库概况
6.1.2测量仪器及测量方法
6.1.3断面布设
6.1.4实测结果及分析
6.2数值模拟区域及初边界条件
6.2.1模拟区域
6.2.2边界条件及其处理方法
6.3水流运动数值模拟
6.3.1二维水沙运动数值模拟
6.3.2不同工况水流运动模拟研究
6.3.3三维水沙运动数值模拟
6.4小结
第7章抽水型水库水质数值模拟研究
7.1水库水质样品采集及数据分析
7.1.1水质采样点布设
7.1.2水样采集及保存
7.1.3测定指标及分析方法
7.1.4水质数据分析
7.2初边界条件及模型参数率定
7.2.1水库地形的制作
7.2.2上水时的初边界条件
7.2.3不上水时的初边界条件
7.2.4模型参数的率定
7.3模拟结果分析
7.3.1库区流场分布
7.3.2COD的浓度分布
7.3.3NH3—N的浓度分布
7，3.4垂向分布分析
7.3，5实测值与模拟值对比分析
7.4水洞沟水库水质模拟预测
7.4.1上水时的模拟结果
7.4.2不上水时的模拟结果
7.5小结
第8章引水明渠冬季输水数值模拟研究
8.1宁夏吴忠金积供水工程简介
8.2金积供水工程引水明渠一维水温分布数值模拟
8.2.1模拟区域
8.2.2模拟工况及初边界条件
8.2.3引水渠0～4km小流量供水一维数值模拟结果及分析
8.2.4引水渠0～16.5km大流量供水一维数值模拟结果及分析
8.3金积供水工程引水明渠二维水温分布数值模拟
8.3.1平面二维水温分布数值模拟结果及分析
8.3.2立面二维水温分布数值模拟结果及分析
8.4金积供水工程引水明渠冰盖厚度数值模拟
8.4.11997—2007年冰盖厚度发展情况
8.4，2数值模拟结果与经验公式的比较
8.5小结
第9章抽水泵站水锤数值模拟研究
9.1抽水泵站工程概况
9.2水泵正常运行工况点的确定
9.2.1水泵性能曲线方程
9.2.2单泵运行工况点的确定
9.2.3并联运行水泵工况点确定
9.2.4庄头支线泵站水泵运行工况点确定
9.3特征线法离散水锤控制方程
9.4定解条件
9.4.1水泵端边界条件
9.4.2初值条件和边界条件
9.5事故停泵水锤数值模拟
9.5.1事故停泵泵出口无蝶阀防护水锤数值模拟
9.5.2事故停泵有蝶阀防护的水锤数值模拟
9.5.3事故停泵泵出口蝶阀和进排气阀联合防护水锤数值模拟
9.5.4模拟计算结果分析
9.5.5主要结论
第10章土壤水盐运移数值模拟研究
10.1土壤水分特征曲线的测定
10.1.1压力膜法
10.1.2压力膜法试验结果
10.1.3土壤水分特征曲线的拟合
10.2宁夏银北试验区域概况
10.2.1研究区自然地理条件
10.2.2研究区土壤物理化学特性
10.3宁夏银北试验区土壤水盐动态变化特征
10.3.1监测区管网布置及实验设计
10.3.2监测区土壤水盐变化特征
10.3.3监测区有作物下的土壤水盐变化特征
10.4宁夏银北试验区土壤水盐运移数值模拟结果及分析
10.4.1试验区的土壤水分运动模拟研究
10.4.2试验区纵向剖面水分运动模拟
10.4.3土壤盐分运移方程定解条件
10.4，4土壤盐分运移方程离散处理
10.4.5土壤盐分模拟曲线及数据分析
10.5结论
参考文献
索引
