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第1章 数值仿真绪论1

1.1 水力学研究的传统方法1

1.2 什么是数值仿真5

1.3 数值仿真的意义6

第一篇 河道水力学10

第2章 明渠非恒定流运动基本方程10

2.1 明渠非恒定流基本假设10

2.2 明渠非恒定流方程积分形式11

2.3 明渠非恒定流方程微分形式15

2.4 附属关系19

第3章 明渠非恒定流运动特征线解法23

3.1 特征线法的物理意义23

3.2 特征线法离散方程24

3.3 代数方程系数的确定28

3.4 边界条件29

3.5 初始条件31

3.6 模型验证31

3.7 水电站长引水渠道水力设计算例32

第4章 明渠非恒定流运动有限差分解法35

4.1 有限差分法的基本概念35

4.2 常用差分格式及其方程离散38

4.3 双扫描法求解方法46

第5章 非恒定悬移质不平衡输沙51

5.1 非恒定不平衡输沙基本方程51

5.2 含沙量时空分布计算方法53

5.3 非均匀沙的不平衡输沙55

5.4 工程应用实例56

第6章 明渠非恒定流方程的简化60

6.1 明渠非恒定流方程简化的意义60

6.2 河道洪水演进61

6.3 明渠恒定均匀流65

6.4 明渠恒定非均匀流（天然河道水面线）及其解法67

6.5 水库（沉沙池）溯源冲刷71

第二篇 水电站水力过渡过程78

第7章 水力过渡过程概述78

7.1 水力过渡过程的概念78

7.2 水力过渡过程研究目的和内容79

7.3 水力过渡过程控制标准80

7.4 水力过渡过程计算条件81

7.5 几个名词定义82

7.6 调压室尺寸与涌浪83

7.7 调压室流态及流速分布84

7.8 导叶启闭时间Ts及机组GD2值选择84

7.9 蜗壳内水压力、机组流量、转速及其过程线、隧洞压力分布85

7.10 调速器的稳定参数85

7.11 小波动、水力干扰下的动态品质86

第8章 水力过渡过程控制方程87

8.1 管道瞬变流方程87

8.2 调压室方程88

8.3 水轮机过流量、功率与转速关系89

8.4 调速器方程92

8.5 恒定流方程93

8.6 水轮机调节方式93

第9章 特征线解法与边界条件95

9.1 特征线方程的推导95

9.2 外部边界条件98

9.3 内部边界条件99

9.4 管段划分原则105

第10章 模型验证与工程算例107

10.1 模型验证107

10.2 工程算例111

10.3 几点体会117

第11章 调压室119

11.1 调压室的功能、要求及设置条件119

11.2 调压室的基本布置方式及类型121

11.3 调压室水位波动的差分解法125

11.4 调压室水位波动的稳定性132

第三篇 水工水力学136

第12章 Fluent软件基本方程与初边条件136

12.1 基本方程136

12.2 泄水工程常用的边界条件137

12.3 几何建模与网格划分140

12.4 初始条件141

12.5 恒定与非恒定流算法141

12.6 自由水面跟踪142

12.7 壁面粗糙度定义143

12.8 计算步骤144

第13章 工程应用举例146

13.1 积石峡溢洪道工程146

13.2 班多泄水闸工程149

13.3 拉西瓦底孔工程152

13.4 锥形阀消能工155

13.5 水平旋流泄洪洞157

13.6 其培拱坝表孔工程160

第14章 宽尾墩＋台阶坝面＋消力池联合消能工162

14.1 枢纽概况162

14.2 几何模型建立162

14.3 网格划分164

14.4 计算成果168

第15章 掺气水流模拟177

15.1 掺气水流数值仿真研究内容与模型选择177

15.2 建模与网格划分178

15.3 欧拉模型简介180

15.4 压力计算成果181

15.5 掺气水流模拟184

15.5 Fluent软件使用经验点滴191

附录 水力过渡过程参考子程序194

参考文献208