多分汊型河道平面二维水流数值模拟研究.pdfVIP

．1510． 第六届全国泥沙基本理论研究学术讨论会论文集 多分汊型河道平面二维水流数值模拟 张细兵张杰 (长江科学院 武汉430010) 摘要：针对多分汊型河道边界形状复杂问题，提出了能适应多分汉型河道的网格划分方法。分别采用 两种算法建立了平面二维水流数学模型。选择长江下游一多分汉河段进行了流场模拟，结果表明，建立 的模型能很好地适应复杂的边界条件，两种算法均能得到合理的流场。 关键词：平面二维 正交变换 数值模拟 多分汊河道 在河流水沙问题研究中，平面二维数学模型已成为一种重要的研究手段，且应用范 围越来越广。分汊型河道是天然河流中常见的一种河型，其河道总宽度一般较宽，边界 条件较为复杂，尤其对于多分汊河道，由于受江心洲的影响，水流可能产生多次分流和 汇流，给数学模型的网格划分带来困难。20世纪70年代，Thompson[1]等提出了生成适 体坐标的方法，从而有效地解决了矩形网格对复杂边界适应性差的缺陷。本文首先给出 了多分汉型河道正交曲线网格的划分方法，然后分别采用有限差分法和有限体积法建立 数学模型，最后对天然多分汊型河道进行了水流模拟计算。 1数学模型的建立 1．1 平面二维数学模型基本方程 鲁+去(砌)+茜(啪=。 (1) ——+“ I——7+—-I= 丝+“a．h+V堂+gh+—————了=_——一一 +v一+ Ox Ox 办V3 I苏2 加2J ta0(-)等+警ft11--vhf一2v+2u辱uOy2ng丁+za ㈣ 式中：U、v分别为垂线平均流速在x，Y方向上的分量；z、h为水位和水深；g为重力加 速度；v，为水流紊动黏性系数；／为地球自转柯氏力系数。 1．2正交曲线坐标系方程 (4) 5。 at a与 8H、 鲁+去否a5．r(h“q)+两1南GV≮)=。CiCq I|。c：Cq 作者简介：张细兵，1976年出生，湖北鄂州人，硕士，工程师，主要从事河流数值模拟。 十、河流模拟技术 。1511。 锄．ⅣOu。v au．竺一竺一』∑坠+旦鱼+旦型些：尘～力：旦丝一旦丝 CC掌a睡一∥ 乙{o毛 q鲫。a叩 at a研 a专c{a毛 瓦+瓦琵+百面+—i百一面了百十瓦琵十一万C：8芎jq C≠Cq 8，{C；Cq 协 (5) d?1 8n a亏 eq ct芒毛乙H 生Ot+毒毒+毒岛+薏等一番等+专嵩+丝≤蒡生+以2专嚣+苦筹cq8q◇龟 C{a专CqC；Cq C{Cq (6) 式中：f、77分别为正交曲线坐标系下坐标；Cf、C口分别为正交曲线坐标系下拉梅系数， ≮=厩，Crl=厢；彳、B分别为彳=壶[毒‰“)+南睡V)]，日= 壶[毒‰V)一茜(龟“)】。 2数值解法 对于曲线坐标系方程的求解一般采用有限差分法或有限体积法，本文分别采用两种