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潰壩洪水?dāng)?shù)值模擬及其應(yīng)用

潰壩洪水?dāng)?shù)值模擬及其應(yīng)用

出版社：中國水利水電出版社出版時間：2013-12-01
開本： 16開 頁數(shù)： 84
本類榜單：教材銷量榜
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潰壩洪水?dāng)?shù)值模擬及其應(yīng)用 版權(quán)信息

潰壩洪水?dāng)?shù)值模擬及其應(yīng)用 本書特色

水庫大壩不僅是調(diào)控水資源時空分布、優(yōu)化水資源配置的重要工程措施，而且也是江河防洪工程體系的重要組成部分，是關(guān)系國計民生的重要基礎(chǔ)設(shè)施，在防洪、治澇、灌溉、供水、發(fā)電、航運、環(huán)境與生態(tài)保護等方面發(fā)揮著無可替代的巨大作用，具有很強的公益性、基礎(chǔ)性和戰(zhàn)略性。 《潰壩洪水?dāng)?shù)值模擬及其應(yīng)用》作者姚志堅、彭瑜從事多年的潰壩洪水?dāng)?shù)值模擬，在實際應(yīng)用中產(chǎn)生了一些認(rèn)識和體會，通過總結(jié)，針對曲線網(wǎng)格，提出若干潰壩洪水計算中的關(guān)鍵技術(shù)問題。

潰壩洪水?dāng)?shù)值模擬及其應(yīng)用 內(nèi)容簡介

　　“大壩風(fēng)險”是近年來發(fā)展起來的一種大壩安全管理的新理念，其特點就是不僅關(guān)心大壩本身的安全，還關(guān)注大壩潰決對下游的影響。為了*大限度地減少潰壩洪水災(zāi)難引發(fā)的生命財產(chǎn)損失，對潰壩后的洪水風(fēng)險模擬是十分必要的！　　稘魏樗?dāng)?shù)值模擬及其應(yīng)用》作者多年從事潰壩洪水?dāng)?shù)值模擬的研究，通過對多年研究工作的總結(jié)，針對曲線網(wǎng)格，提出了若干潰壩洪水計算中的關(guān)鍵技術(shù)問題，包括逐漸潰壩的實用模式，動邊界地三點水深法、總體水量平衡校正法、橋梁阻水等效糙率、各種阻水物的模擬等。作者通過兩個典型的實際水庫模擬，探討了潰壩洪水?dāng)?shù)模建模過程、計算成果的表達及分析，進一步闡明了潰壩洪水的特性。　　《潰壩洪水?dāng)?shù)值模擬及其應(yīng)用》關(guān)于潰壩洪水?dāng)?shù)值模擬中關(guān)鍵技術(shù)問題的見解和觀點，及由其得到的計算結(jié)果在兩個實例中得到了成功的應(yīng)用，計算方法有一定的理論水平和實用參考價值！　　稘魏樗?dāng)?shù)值模擬及其應(yīng)用》適合相關(guān)領(lǐng)域科技工作者，也可作為水庫大壩相關(guān)專業(yè)的教學(xué)、參考用書。

潰壩洪水?dāng)?shù)值模擬及其應(yīng)用 目錄

前言

第1章 緒論
1.1 國內(nèi)水庫概況
1.2 潰壩歷史回顧
1.2.1 國內(nèi)發(fā)生的潰壩事件
1.2.2 世界范圍內(nèi)的潰壩事件
1.3 國內(nèi)外潰壩研究進展
1.3.1 潰壩問題的理論分析
1_3.2 潰壩問題的試驗研究
1.3.3 潰壩問題的數(shù)值模擬
1.3.4 潰壩資料的統(tǒng)計分析
1.3.5 潰壩研究的發(fā)展方向
1.4 潰壩洪水計算的意義

第2章 潰壩洪水?dāng)?shù)值算法綜述
2.1 常用水流數(shù)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 有限體積法（FVM）
2.2 各種數(shù)值方法的優(yōu)缺點

第3章 貼體正交曲線坐標(biāo)差分法
3.1 基本方程
3.2 正交曲線坐標(biāo)系
3.3 曲線坐標(biāo)系的方程形式
3.4 曲線坐標(biāo)方程的離散及求解
3.5 計算條件
3.5.1 邊界條件
3.5.2 初始條件
3.5.3 計算時間步長
3.5.4 糙率
3.6 基礎(chǔ)資料
3.6.1 地形資料
3.6.2 衛(wèi)星影像圖
3.6.3 水庫大壩特性表
3.6.4 溢洪道泄流曲線
3.6.5 庫容曲線
3.6 6入庫流量過程曲線
3.6.7 壩址下游控制斷面水位——流量關(guān)系線或水位過程曲線

第4章 主要技術(shù)問題
4.1 潰口流量
4.1.1 瞬間潰
4.1.2 逐漸潰
4.2 動邊界
4.2.1 動邊界研究現(xiàn)狀
4.2.2 “三點水深”法
4.3 總體水量守恒校正法
4.3.1 思想方法
4.3.2 公式推導(dǎo)
4.4 下墊面阻水物模擬
4.4.1 堰閘類
4.4.2 橋墩
4.4.3 建筑群

第5章 應(yīng)用實例
5.1 實例一——大鏡山水庫潰壩模擬
5.1.1 大鏡山水庫概況
5.1.2 基礎(chǔ)資料
5.1.3 模型建立
5.1.4 計算結(jié)果分析
5.2 實例二——黃龍帶水庫潰壩模擬
5.2.1 水庫大壩概況
5.2.2 基礎(chǔ)資料
5.2.3 潰壩洪水演進數(shù)學(xué)模型建立
5.2.4 計算結(jié)果分析
結(jié)語
參考文獻
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潰壩洪水?dāng)?shù)值模擬及其應(yīng)用 節(jié)選

　　數(shù)值模擬關(guān)鍵在于每個單元建立一組表達單元結(jié)點參數(shù)之間關(guān)系的式子，稱之為構(gòu)造單元特性或建立單元特征式。構(gòu)造的方法一般有四種：①直接法。這個方法來源于結(jié)構(gòu)分析的直接剛度法。②變分法。這個方法要利用變分原理，即求泛函的極值；谧兎衷淼挠邢拊匠炭梢杂糜趶V泛的工程問題，簡單或者是復(fù)雜形狀的單元均適合。③加權(quán)余量法。這個方法是一種構(gòu)造單元特性更廣泛的方法.，這種方法直接從控制微分方程出發(fā)，不需要泛函或變分公式，因此適應(yīng)于那些泛函不存在或者比較難找的問題。④能量平衡法。這個方法根據(jù)是系統(tǒng)的熱平衡或機械能平衡，它和加權(quán)余量法一樣，不需要變分公式！　∮邢拊椒ǖ那蠼獠襟E為：　。1）分塊離散。將連續(xù)體或求解區(qū)域劃分為若干單元，這些單元相互不重疊，單元的幾何形狀可以根據(jù)問題的特點選取，對于同一問題的不同區(qū)域也可以選用不同形狀的單元！　。2）規(guī)范化基函數(shù)。Ritz-Galerkin方法的*大困難是選取基函數(shù)沒有一定的法則可循。而有限元方法，不論什么樣的求解區(qū)域和方程，都是按一定規(guī)則構(gòu)造基函數(shù)。求解區(qū)域有多少結(jié)點，就選取多少個基函數(shù)，每個結(jié)點分別對應(yīng)一個基函數(shù)（也可以是兩個或多個基函數(shù)），這個基函數(shù)在相應(yīng)的結(jié)點上取值為1，而在其他與該結(jié)點不相鄰的單元中全部為o。顯然，除邊界結(jié)點相應(yīng)的基函數(shù)外，其余所有基函數(shù)，都滿足齊次本質(zhì)邊值條件；而本質(zhì)邊界條件對應(yīng)邊界上結(jié)點的基函數(shù)，可用來構(gòu)造特解！　。3）規(guī)范化單元有限方程。Ritz-Galerkin積分表達式，可以表達為各個單元上積分的和。而在每個單元中，近似解將表示成基函數(shù)的線性組合，代入積分表達式中，在幾何形狀規(guī)則的單元上積分形成代數(shù)方程，這個方程對每一個單元而言，形式上都是相同的。這樣就解決了Ritz-Galerkin法在復(fù)雜區(qū)域上積分的困難。2.1.4有限體積法（FVM）　　有限體積法由McDonald在1971年首次用于求解二維歐拉方程，1972年被Patankar等用于SIMPLE算法，計算恒定不可壓流。但是，當(dāng)時使用有限體積法只是采用交錯矩形網(wǎng)格，通量計算也相當(dāng)于中心格式。1977年Jameson開始將它應(yīng)用于氣流計算。此后隨著非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的普及和通量算法的改進，在有限體積法的實現(xiàn)上有了很大的發(fā)展和提高！　　

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