水利水電工程水流精細模擬理論與應用

內容概要

水利水電工程中有大量的水力學問題，包括水工水力學、河道水力學、廢水排放工程水力學、水電站水力學，水力學正問題、水力學反問題等。本書以三峽、溪洛渡、向家壩、二灘和小灣等大型水電工程為依托，以解決實際工程中的水流的精細模擬問題，并著力提高工程水力學反問題理論與成果的工程實用性。研究成果包括：水工水力學紊流數值模擬方法研究，溢洪道及消能工水流的精細數值模擬，水墊塘及河道水流的精細模擬，高紊動氣液兩相流的數值模擬，污水排放工程中近區(qū)污染及水流的精細模擬，電站水輪機水流的精細模擬，工程水力學的反問題研究等。該項研究成果內容豐富，研究成果的理論和方法有多項創(chuàng)新。本書可作為水利水電工程、環(huán)境工程等方面的研究生教材，也可供科研人員、設計人員、工程管理人員和高等院校的師生參考。

書籍目錄

序前言緒論第一節(jié)  研究問題的必要性第二節(jié)  與當前國內外同類研究、同類技術的綜合比較第三節(jié)  研究成果的主要內容第四節(jié)  研究成果的特色第五節(jié)  研究成果的創(chuàng)新點參考文獻第一篇  水工水力學精細模擬方法研究第一章  引言第一節(jié)  現代水力學第二節(jié)  水力學數學模型的發(fā)展概況第三節(jié)  研究方法及主要成果參考文獻第二章  紊流模型理論第一節(jié)  紊流模型理論概述第二節(jié)  雷諾時均方程法第三節(jié)  紊流直接數值模擬第四節(jié)  紊流的大渦模擬第五節(jié)  紊流分形理論研究第六節(jié)  小結參考文獻第三章  水工水力學紊流數值模擬關鍵性技術研究第一節(jié)  數值離散方法第二節(jié)  自由表面的追蹤第三節(jié)  不規(guī)則邊界的處理第四節(jié)  科學計算可視化與動畫制作參考文獻第四章  直角坐標系二、三維帶自由表面強紊動水流數值模擬第一節(jié)  二維水流運動的控制方程第二節(jié)  二維數值離散格式第三節(jié)  二維數值穩(wěn)定條件第四節(jié)  二維計算程式及框圖第五節(jié)  三維水流運動控制方程第六節(jié)  三維數值離散格式第七節(jié)  自由表面的處理及數值穩(wěn)定性條件第八節(jié)  算例參考文獻第五章  曲線坐標系垂向二維帶自由表面強紊動水流數值模擬第一節(jié)  正交曲線網格生成第二節(jié)  正交曲線坐標系下水流控制方程第三節(jié)  數值離散格式第四節(jié)  自由表面的處理第五節(jié)  計算步驟第六節(jié)  算例參考文獻第六章  曲線坐標系三維帶自由表面紊流的數值模擬第一節(jié)  引言第二節(jié)  控制方程第三節(jié)  通用微分方程的離散第四節(jié)  離散方程的求解第五節(jié)  計算中若干問題的處理第六節(jié)  算例參考文獻第七章  用通度系數法處理非規(guī)則邊界及其在紊流模型中應用第一節(jié)  引言第二節(jié)  考慮通度系數后水流的控制方程第三節(jié)  考慮通度系數后控制方程離散格式第四節(jié)  算例參考文獻第八章  結論第二篇  泄洪及消能工的精細模擬第九章  引言第一節(jié)  泄洪與消能技術發(fā)展概述第二節(jié)  數值模擬在高速水流中的應用參考文獻第十章  豎井旋流式泄洪洞數值模擬第一節(jié)  概述第二節(jié)  數值模擬第三節(jié)  不同泄量下豎井邊壁壓強與空化數變化規(guī)律的研究第四節(jié)  小結第五節(jié)  討論參考文獻第十一章  龍?zhí)ь^式泄洪洞數值模擬第一節(jié)  概述第二節(jié)  工程簡介第三節(jié)  模型設計第四節(jié)  結果分析第五節(jié)  竣工體型數值模擬第六節(jié)  討論參考文獻第十二章  軸對稱洞塞消能的數值模擬第一節(jié)  洞塞消能工的簡介第二節(jié)  應用程序FAsT一2D的簡介第三節(jié)  單級軸對稱洞塞的數值計算結果參考文獻第十三章  多級洞塞消能工的布置優(yōu)化第一節(jié)  不同面積比下二級洞塞消能的數值計算結果第二節(jié)  布置優(yōu)化參考文獻第十四章  三維非軸對稱洞塞的消能計算第一節(jié)  程序介紹第二節(jié)  三維單級洞塞消能的計算與分析第三節(jié)  多級非軸對稱洞塞消能的計算與分析參考文獻第十五章  結論與展望第一節(jié)  總結第二節(jié)  進一步的工作第三篇  水墊塘及河道中水流的精細模擬第十六章  引言參考文獻第十七章  挑流沖坑數值模擬研究第一節(jié)  研究的現狀第二節(jié)  三維紊流控制方程第三節(jié)  控制方程的離散及數值方法第四節(jié)  計算域的確定及網格剖分第五節(jié)  邊界條件及初始條件第六節(jié)  數值模擬結果的實驗驗證第七節(jié)  結果分析第八節(jié)  結語參考文獻第十八章  水墊塘紊流精細模擬第一節(jié)  水墊塘復雜流場紊流數學模型開發(fā)研究第二節(jié)  反拱型水墊塘三維紊流數值模擬與分析第三節(jié)  水墊塘水氣兩相流的數值模擬第四節(jié)  向家壩水電站消力池三維流場數值模擬第五節(jié)  小灣水電站水墊塘二維流場數值模擬參考文獻第十九章  復雜河道水流精細模擬第一節(jié)  復式順直河道漫灘水流計算方法第二節(jié)  復式游蕩型河道漫灘水流上層流動的基本方程第三節(jié)  金馬河復式河道漫灘水流計算參考文獻第二十章  渠首樞紐河段水流流場計算第一節(jié)  研究目的第二節(jié)  計算域的確定第三節(jié)  數值計算方法第四節(jié)  計算結果分析參考文獻第二十一章  溢流堰過流的數值模擬第一節(jié)  溢流堰過流的數值模擬第二節(jié)  控制方程的離散及數值方法第三節(jié)  算例參考文獻第二十二章  淹沒丁壩的大渦模擬第一節(jié)  三維水流運動控制方程第二節(jié)  大渦模擬(LES)第三節(jié)  預測校正算法第四節(jié)  算例參考文獻第二十三章  尾水河道清淤數值模擬研究第一節(jié)  數值計算的目的第二節(jié)  泥沙數學模型的基本方程第三節(jié)  計算域的確定及邊界條件第四節(jié)  計算情況第五節(jié)  結果分析第六節(jié)  結語參考文獻第二十四章  總結和展望第四篇  高紊動氣液兩相流的數值模擬第二十五章  引言第一節(jié)  問題的提出第二節(jié)  雙流體理論及研究途徑第三節(jié)  數值模擬方法參考文獻第二十六章  氣液兩相流的基本控制方程第一節(jié)  基本假定第二節(jié)  雙流體理論模型及其基本控制方程第三節(jié)  氣液兩相之間的相互作用力參考文獻第二十七章  氣液兩相紊流的紊動特點及其控制方程第一節(jié)  紊流中顆粒——流體的互相作用極其度量準則第二節(jié)  氣液兩相紊流的控制方程參考文獻第二十八章  高紊動氣液兩相流的數值模擬第一節(jié)  基本解法第二節(jié)  不同流型的處理第三節(jié)  初邊值條件、穩(wěn)定性條件和計算步驟第四節(jié)  數值試驗第五節(jié)  摻氣減蝕的數值計算參考文獻第二十九章  單體型挑坎后的摻氣水流數值模擬第一節(jié)  模型設計第二節(jié)  二維計算第三節(jié)  三維計算第四節(jié)  討論參考文獻第三十章  結論第五篇  污水排放工程中近區(qū)污染及水流的精細模擬第三十一章  引言參考文獻第三十二章  污水排放的數值模擬分析方法和紊流模型第一節(jié)  研究方法概述第二節(jié)  紊流的計算模型第三節(jié)  數值計算方法參考文獻第三十三章  射流和卷流的數值模擬第一節(jié)  橫流中單孔射流第二節(jié)  橫流中多孔射流第三節(jié)  同流中的單孔表面射流參考文獻第三十四章  流動環(huán)境中正浮力排放的數值模擬第一節(jié)  模型和定解條件第二節(jié)  同流中單孔淹沒浮力射流的近區(qū)特性參考文獻第三十五章  負浮力排放的數值模擬第一節(jié)  靜止環(huán)境中負浮力排放第二節(jié)  流動環(huán)境中負浮力排放參考文獻第三十六章  結論第六篇  水電站混流式水輪機水流的精細模擬第三十七章  引言第一節(jié)  概述第二節(jié)  水輪機數值模擬分析方法和紊流模型第三節(jié)  水輪機流動數值模擬的進展第四節(jié)  水輪機三維紊流模型和計算研究的發(fā)展參考文獻第三十八章  混流式水輪機的三維定常紊流計算和性能預估第一節(jié)  緒論第二節(jié)  水輪機內部流動的計算及分析方法第三節(jié)  混流式模型水輪機三維定常紊流計算結果及分析第四節(jié)  混流式模型水輪機的數值計算與模型試驗對比第五節(jié)  混流式原型水輪機三維定常紊流計算第六節(jié)  不同葉型水輪機的CFD計算結果比較第七節(jié)  結論參考文獻第三十九章  大型混流式水輪機的非定常紊流數值模擬和壓力脈動預測第一節(jié)  緒論第二節(jié)  混流式水輪機內的渦旋第三節(jié)  非定常流動基本方程和數值計算方法第四節(jié)  混流式模型水輪機三維非定常紊流計算第五節(jié)  原型水輪機的非定常紊流計算結果及分析第六節(jié)  減小尾水管脈動的措施研究第七節(jié)  結論參考文獻第四十章  混流式水輪機空化流動計算第一節(jié)  引論——水輪機中空化現象第二節(jié)  三維混合流體完整空化紊流模型第三節(jié)  數值求解方法第四節(jié)  混流式水輪機三維空化紊流數值模擬第五節(jié)  結論參考文獻第四十一章  大型混流式水輪機水力設計——流體力學反問題基礎第一節(jié)  緒論第二節(jié)  大型混流式水輪機的參數選擇第三節(jié)  水輪機水力設計第四節(jié)  轉輪葉片設計——X形葉片與傳統(tǒng)葉片第五節(jié)  三峽右岸水輪機水力設計第六節(jié)  結論參考文獻第四十二章  結論第七篇  工程水力學的反問題研究第四十三章  引言第一節(jié)  反問題概述第二節(jié)  反問題研究的發(fā)展簡史第三節(jié)  工程水力學反問題的分類參考文獻第四十四章  工程水力學反問題的求解方法第一節(jié)  解析法第二節(jié)  脈沖譜法第三節(jié)  離散一優(yōu)化法第四節(jié)  攝動法第五節(jié)  控制論解法參考文獻第四十五章  工程水力學反問題求解實例第一節(jié)  用脈沖譜法確定承壓含水層非均質導水系數第二節(jié)  地下水污染問題分布參數系統(tǒng)控制論求解方法第三節(jié)  脈沖譜一優(yōu)化法求解源項控制反問題第四節(jié)  離散一優(yōu)化法求解Poisson方程參數控制反問題參考文獻第四十六章  結論附錄  積分方程所描述的分布參數系統(tǒng)的最大值原理

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《水利水電工程水流精細模擬理論與應用》可作為水利水電工程、環(huán)境工程等方面的研究生教材，也可供科研人員、設計人員、工程管理人員和高等院校的師生參考。

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