密度分层环境下内波造床作用模拟研究

第1章 绪论
1.1 密度分层环境下的内波
1.1.1 内波概述
1.1.2 内波基础理论研究现状
1.1.3 内波生成、演化与耗散过程研究
1.2 桩柱周围的局部冲刷
1.2.1 桩周水流结构特征
1.2.2 影响冲刷坑发展的主要因素
1.3 泥沙输运理论
1.3.1 泥沙起动研究
1.3.2 泥沙输运的经验公式
1.4 内孤波环境下桩基冲淤研究的难点
1.5 本书主要研究工作
第2章 三维水沙动床数学模型建立方法
2.1 分层环境下三维水沙运动控制方程
2.1.1 水流运动控制方程
2.1.2 标量输运控制方程
2.1.3 流体密度控制方程
2.2 控制方程的数值求解
2.2.1 网格布置
2.2.2 时间差分格式
2.2.3 空间差分格式
2.3 浸没边界法
2.3.1 浸没边界法基本原理
2.3.2 浸没边界法计算的基本流程
2.3.3 插值函数与分布函数的选取
2.4 边界条件
2.4.1 入流边界
2.4.2 出流边界
2.4.3 周期型边界
2.4.4 固壁边界
2.5 泥沙模型的建立
2.5.1 泥沙起动模型
2.5.2 悬移质模型
2.5.3 推移质模型
2.5.4 动床模型
2.6 河床矫正算法
2.6.1 SBAM算法理论基础与技术实现
2.6.2 中心节点的分类
2.6.3 各类节点调整公式的建立
2.6.4 河床矫正算法的有效性检验
2.7 复杂河床法向量计算方法
2.7.1 切割平面法
2.7.2 切割平面法误差分析
2.8 内波条件下泥沙起动矫正
2.9 本章小结
第3章 纯流条件下的圆型桩柱局部冲刷研究
3.1 桩柱绕流水动力及泥沙起动模型验证
3.1.1 圆柱绕流算例验证
3.1.2 矩形断面明渠含沙水流算例验证
3.2 纯流下桩柱局部冲刷的直接数值模拟
3.2.1 圆型桩柱局部冲刷计算工况设计
3.2.2 桩柱周围水流结构
3.2.3 桩柱局部地形随时间的发展
3.2.4 冲刷坑形成与发展机理探讨
3.3 桩柱局部冲刷定床实验研究
3.3.1 低速风洞实验装置
3.3.2 工况设置和实验步骤
3.3.3 风洞实验结果分析
3.3.4 实验误差分析
3.4 本章小结
第4章 非线性作用下内孤波对标量的输运规律
4.1 内孤波与射流相互作用的算例验证
4.1.1 内孤波传播与理论验证
4.1.2 内孤波爬坡与实验验证
4.1.3 动量射流算例与实验验证
4.2 下陷内孤波对斜坡地形上标量的输运规律
4.2.1 工况设计
4.2.2 内孤波对斜坡标量输运阶段的划分
4.2.3 斜坡标置非恒定输运规律
4.3 上凸内孤波对标量射流的输运作用
4.3.1 工况设计
4.3.2 内孤波与射流的相互作用
4.3.3 内孤波对标量射流的输运动力
4.3.4 内孤波输运标量射流的空间尺度
4.4 本章小结
第5章 内孤波对斜坡上桩基的造床作甩
5.1 工况设计
5.1.1 三维分层数值水槽
5.1.2 桩柱位置设计
5.1.3 泥沙参数设计
5.2 内孤波作用下的桩基局部地形变化
5.2.1 桩基局部地形形态
5.2.2 冲刷坑深度随时间的发展
5.3 桩基局部冲刷作用产生机理
5.3.1 内孤波破碎前的桩基冲刷效应
5.3.2 内孤波破碎后的桩基冲刷效应
5.4 柱基局部淤积作用产生机理
5.4.1 悬移质浓度的横向输移对淤积的影响
5.4.2 悬移质浓度的垂向分布对淤积的影响
5.5 影响桩基冲淤特性的因素
5.5.1 内孤波波幅与斜坡坡度的影响
5.5.2 桩柱位置的影响
5.6 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 研究成果与主要结论
6.2 创新性成果
6.3 展望
参考文献