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数值切割单元法在河流数值模型中的应用前景展望被引量：7: 2013年; 天然地表水边界复杂,且处于不断的冲淤变化中。数值切割单元法可任意追踪拟合复杂动边界,且网格生成简单,在计算流体中具有重要的研究和应用价值。本文对数值切割单元法常用的直接插值法、虚源反射法和直接源项法的基本原理、适用条件及关键难点解决方面等进行了系统总结。结合地表水流的动力特性,给出数值切割法在复杂边界地表水模拟中的具体应用方法,提出在二维模拟中,可直接采用基于有限体积法的直接插值法进行数值切割,而在三维模拟中,联合采用sigma-网格及直接源项法可同时实现模型的准确性及高效性。最后,通过对比目前数值切割法在其它领域典型算例,提出数值切割单元法在崩岸、河工建筑和植物绕流模拟、高精度紊流模拟等地表水模型难题方面的应用前景。; 黑鹏飞方红卫陈稚聪夏建新

芦苇对乌梁素海氮磷营养盐吸附动力学实验研究被引量：3: 2020年; 乌梁素海是全球范围内干旱草原与荒漠地区极少见的大型多功能湖泊,具有重要的生态经济功能。但是,近年来由于营养盐排放增加,湖泊富营养化问题严重,芦苇面积扩张至湖泊的60%。研究芦苇生长期对于氮磷营养盐吸收动力学特征,对湖泊治理具有重要意义。本文基于实验室微型湖泊生态系统,研究了不同温度、光照和营养盐浓度下芦苇对于氮磷营养盐的吸收动力学参数。研究表明,芦苇对氮、磷具有较强的吸收能力,重度富营养化时氮、磷最大吸收速率分别为轻度富营养化时的3倍以上。此外温度对最大吸收速率具有一定影响,夏季最大吸收速率略高于秋季。; 宋晋栋杨婷婷张晶杨静冯金朝刘春兰黑鹏飞; 关键词：富营养化芦苇磷乌梁素海

σ-数值切割单元法(σ-SIBM)——解决σ-坐标在海洋陡坡区域数值模拟中压强梯度误差的新方法: 2014年; σ-坐标是地表水三维水动力及物质输运模型使用最多的垂向坐标,但陡坡区域水平压力梯度误差长期制约着σ-坐标在海洋模拟中的发展,现有解决方法如z-平面法、相对密度法、提高精度法和地形光滑法等都未取得满意的结果.本文提出σ-数值切割单元法,在陡坡区域引入伪床面,降低H/x,消除了长期存在的区域水平压力梯度问题,将问题转化为陡坡位置的非贴体网格问题,进一步采用数值切割单元法解决边界拟合问题.对数值切割单元法的关键步骤,如床面数值识别、网格单元或节点分类、数值源项的半隐式求解以及切割速度的插值计算,提出适合于地表水地形分布特性的具体解决方法.模型既利用了传统σ-网格的简单高效性,又克服了σ-坐标在陡坡或复杂地形中应用的局限性,实现了σ-坐标和数值切割单元法的联合优势.理想海山试验表明,σ-数值切割单元法所产生的最大速度误差相对z-平面法减小近一倍,全域动能误差减小两个量级左右.海沟、海山、大陆架及河口区域存在下的复杂地形数值试验表明,模型对复合陡坡地形同样具有很好的适应性.; 黑鹏飞周刚假冬冬冶运涛雷坤

三维泥沙动力数值模型的高效应用——准三维模型“轻装”效应: 2017年; 近年来泥沙动力和河床冲淤三维计算模型(SB3D)取得了快速的发展,然而由于SB3D基于全三维水动力模型,计算量过大将会降低SB3D的工程实用性。从模型结构、模型求解与程序代码编译三个角度,探讨准三维水动力模型和SB3D联用的合理性和实用性,并采用实验室模拟和工程应用予以证明。结果表明:准三维模型多数条件下可以为SB3D提供合理的三维水流速度;全三维水动力模型和程序模块可以方便的由准三维模型和模块替换;准三维水动力模型极大的提高了模型计算效率,具有理想的"轻装"效应,可以提高SB3D的工程实用性。; 杨静黑鹏飞假冬冬尚毅梓; 关键词：泥沙

三峡水库调度对于重庆主城区河段水位的快速响应公式探索被引量：10: 2013年; 利用三维模型计算所得结果,建立了重庆(九龙坡～铜锣峡)河段沿程水位与上游流量、三峡坝前水位关系的公式。验证表明,公式可在一定条件下较准确反映不同流量下坝前水位对于重庆河段水位的影响。利用公式,可根据上游流量做出快速响应,为重庆河段的防洪和通航提供参考。; 黑鹏飞刘洪春方红卫陈稚聪; 关键词：水力学防洪工程模型分析重庆河段三峡水库

基于冲淤判定因子的长江重庆九龙坡河段汛后走沙规律研究被引量：4: 2012年; 通过实测水文资料分析,提出了长江重庆九龙坡河段的冲淤判定因子U3/h,U3/h=0.24m2/s3可作为九龙坡河段冲淤判定的临界值,即当九龙坡河段U3/h>0.24 m2/s3,该河段将发生冲刷,反之淤积。利用三维水动力数学模型,计算了不同坝前水位、嘉陵江汇流比和上游来流条件下的九龙坡河段U3/h值,分析了三峡水库蓄水后九龙坡河段汛后的走沙规律。; 黑鹏飞刘洪春陈稚聪

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国家自然科学基金(51209239)