苏州河综合调水与水环境治理研究

本文概述了上海市苏州河环境综合整治中与水环境相关的情况，以苏州河的历史、现状及水环境整治方略为背景，简要介绍了苏州河污染源情况，苏州河水动力特点并分析苏州河水质严重污染的原因．在此基础上着重描述苏州河环境整治中的环境流体力学问题：苏州河污染物迁移扩散数学模型及其主要参数的特征；苏州河水动力学特征及其对水质的影响；苏州河水动力的控制及其对改善水质的作用；苏州河及其河网水环境容量总量控制的优化方法．     

Influences of the fish-mouth project and the groins on the flow and sediment ratio of the Yangtze River waterway

A depth-integrated two-dimensional numerical model of current, salinity andsediment transport was proposed and calibrated by the observation data in the Yangtze RiverEstuary. It was then applied to investigate the flow and sediment ratio of the navigationchannel, i. e. the North Channel of the Yangtze River Estuary, before and after the firstphase waterway project is implemented. Particularly, the influences of groin length and theorientation of the submerged dam on the flow ratio and sediment load discharging into theNorth Channel were discussed. The numerical results demonstrate that less sediment loaddischarges into the navigation channel, which unburdens the waterway dredging, but in themeantime the flow ratio is also decreased. The flow and sediment ratio can be adjusted bychanging layout and dimensions of the hydro-structures, such as the groin length, the topheight, etc. The effect of the orientation of the submerged dam is more obvious than thegroin lengh.     

泥沙起动临界切应力研究

泥沙起动是河流动力学基础理论中最基本的问题之一．从非均匀沙起动的特点出发，研究了泥沙颗粒起动的内在机理及水力、泥沙因素在泥沙起动中的作用．通过对瞬时作用流速及起动标准、泥沙颗粒在床面的相对暴露度、附加质量力等问题的分析及其表达式的引入，使泥沙起动在理论上进一步完善．采用泥沙颗粒沿床面滚动的模式，推得了非均匀沙起动临界无因次切应力公式．该公式包含了与水流脉动及泥沙颗粒相对暴露度相关的系数．对公式中的系数进行了理论分析，并采用实测资料进行了检验，证明了公式的合理性．     

基于伯努利定理的流水法测量水流速度

对于侧壁有孔的敞口瓶,瓶中水流出的时间与出水口处的压强存在定量关系,根据伯努利定理,水管中的水流速度与压强也存在定量关系.结合上述定量关系,提出了通过测量敞口瓶中水流出的时间来测量水管中水流速度的方法——流水法.制作测试瓶,运用加氧泵搭建测试系统测量了水流速度,推导出敞口瓶中水流出时间与水管中水流速度的定量关系.     

水流分级对非晶微硅粉除杂效果研究

利用水流分级原理对冶金硅废弃物微硅粉进行除杂试验研究,确定微硅粉水流分级的最佳固液比为1∶2g/mL,最佳分级次数为4次;使微硅粉纯度提高了4.65;.同时分析了水流分级对微硅粉元素组成、回收率、粒径分布、粒型的影响.结果表明,水流分级使微硅粉中C元素的含量从4.5;降低为0.4;,去除率超过90;,其他杂质元素以硅酸盐或氧化物的形式存在而没被除去;最佳水流分级工艺下微硅粉的回收率为84.5;;水流分级后微硅粉平均粒径由0.334 μm变为0.557 μm,小颗粒被去除;颗粒尺寸更均一,并保持原有的光滑球状形貌.这种方法相比于焙烧除碳,能耗小、对形貌无破坏性,是一种绿色、环保废物再回收的方法.     

曲线坐标下连通域河道平面二维水流的数值模拟

在边界拟合曲线坐标系下,运用B型交错网格模式和动边界扫描技术建立了基于连通域的二维水流数学模型,并提出了模型中有关参数的处理方法.采用贴体坐标变换将复杂的物理域变换成规则的计算域,在计算域上采用控制容积法离散方程,应用SIMPLEC算法计算速度-压力耦合.研究结果表明:采用控制容积法和SIMPLEC算法离散求解方程,具有良好的守恒性和稳定性; 该模型能够较准确地模拟连通域河段的流场变化、水位变化等过程,可供实际工程应用.     

组合式循环水槽的设计及其特点

作者研制的组合循环水槽不但保留了已被广泛使用的直水槽及环形水槽的某些优点,而且弥补了它们的不足之处,例如,在直水槽中不能产生稳定循环水流,在环形水槽中存在横向环流等.因此,它可以作为研究水流及泥沙运动特性的一种较为有效的实验设备。 本文阐述了该水槽的设计思想及结构特点,并从理论上及实验上对它进行分析.     

非饱和水流问题的迎风有限体积元方法及数值模拟

考察非饱和水流问题的模型方程,利用线性迎风有限体积元方法建立非饱和流动的守恒形式,并获得该方法形式为O(Δt+h)的误差估计,最后给出数值模拟.     

地下水流并行有限层方法及同伦反演研究

根据有限层求解格式存在的解耦性，实现了地下水三维流问题的高效并行化计算。在此基础上，结合非线性同伦方法，提出了地下水参数反演分析的并行同伦算法，利用MATLAB编译了相应的正反演计算程序。与已有解析解和有限差分解的对比以及数值算例，验证了并行化正反演方法及程序的正确性，探讨了并行算法的计算效率。研究表明，并行方法可以有效提高计算速度，较串行方法具有明显优势，同时同伦反演方法具有大范围收敛的特点，不依赖于参数值的初始选取。     

包含泥沙冲淤的浅水方程的混合有限元法(Ⅱ)——时间沿特征方向离散的全离散情形

进一步研究由水动力学方程、泥沙输运方程和河床变化方程组成的浅水方程混合有限元法,给出时间沿特征方向离散的一种全离散格式,并证明全离散的水流速度、床底高度、水体厚度、水中泥沙含量的混合有限元解的存在性和收敛性(误差估计)．