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二维潮流数学模型建设及其可视化研究

作　者: 应超
导　师: 白玉川
学　校: 天津大学
专　业: 港口海岸及近海工程
关键词: 潮流有限元混合编程二次开发局部冲淤
分类号: TV148
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

河口海岸地区是人类生产活动频繁的地区,其水动力环境一直被广泛研究。随着海滨电厂的兴建,电厂温排水所造成的潮流场与海水温升变化也成为重要的研究课题。本文拟针对海岸地区建立二维潮流数学模型,编写可视化交互界面,并针对工程中所关心的取水头附近的泥沙冲淤问题提出两种工程计算方法。具体来说本文工作内容如下:(1)从N-S方程出发,推导得出二维潮流控制方程。(2)利用Calerkin有限元法离散控制方程,求解系数,并利用SOR迭代法求解有限元方程。(3)采用FORTRAN、VB混合编制技术实现潮流数学模型的可视化,并通过二次开发AutoCAD实现数学模型的后处理。(4)将二维潮流数学模型应用于翔鹭石化(漳州)有限公司海水冷却系统XLP2PTA项目,通过潮流场的验算,证实了模型的正确性。(5)针对海滨电厂桥墩式取水头局部冲淤变化问题,提出理论与数值两种工程计算方法。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-11
  1.1 引言  7
  1.2 潮汐现象及潮流研究的必要性  7-8
  1.3 潮流数值模拟研究现状  8-9
  1.4 数学模型可视化研究现状  9-10
  1.5 本文的主要工作  10-11
第二章二维潮流数学模型建立  11-23
  2.1 控制方程推导  11-14
    2.1.1 三维潮流基本方程组  11-12
    2.1.2 基本方程组垂向积分二维化  12-14
  2.2 Calerkin 有限元方法离散潮流方程  14-22
    2.2.1 Calerkin 方法基本思想  14-15
    2.2.2 三角元试探函数选取及其微积分运算  15-17
    2.2.3 Calerkin 有限元方程变分形式  17-18
    2.2.4 Calerkin 方程系数求解  18-21
    2.2.5 方程组求解  21-22
  2.3 小结  22-23
第三章二维潮流数学模型可视化平台建设研究  23-35
  3.1 VB，Fortran 混合编程方法  23-25
  3.2 AutoCAD 二次开发在模数学模型中的应用  25-32
    3.2.1 二次开发CAD 实现流场图的绘制  25-27
    3.2.2 二次开发CAD 实现海底地形图的绘制  27-32
  3.3 数学模型可视化实现效果  32-34
  3.4 小结  34-35
第四章二维潮流数学模型工程应用  35-45
  4.1 项目简介  35-38
    4.1.1 工程海域潮流条件  35-38
  4.2 计算区域与网格划分  38-40
  4.3 模型验证与计算结果  40-44
  4.4 小结  44-45
第五章海滨电厂桥墩式取水头局部冲淤变化的工程计算方法  45-53
  5.1 引言  45
  5.2 床面冲淤强度理论公式推导  45-47
  5.3 床面冲淤强度数值计算方法  47-48
  5.4 工程应用举例  48-52
    5.4.1 床面冲淤强度数模计算结果  49-51
    5.4.2 床面冲淤强度公式计算及与数模结果对比  51-52
  5.5 小结  52-53
第六章结论与展望  53-54
  6.1 结论  53
  6.2 展望  53-54
参考文献  54-56
发表论文和参加科研情况说明  56-57
致谢  57

二维潮流数学模型建设及其可视化研究

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