高级搜索
  • 全国中文核心期刊
  • 中国科技核心期刊
  • 美国工程索引（EI）收录期刊

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

溃坝水流数值模拟研究进展

史宏达,  刘臻

downloadPDF
文章导航 > 水科学进展  > 2006 >  17(1): 129-135
史宏达, 刘臻. 溃坝水流数值模拟研究进展[J]. 水科学进展, 2006, 17(1): 129-135.
引用本文: 史宏达, 刘臻. 溃坝水流数值模拟研究进展[J]. 水科学进展, 2006, 17(1): 129-135.
shu
SHI Hong-da, LIU Zhen. Review and progress of research in numerical simulation of dam-break water flow[J]. Advances in Water Science, 2006, 17(1): 129-135.
Citation: SHI Hong-da, LIU Zhen. Review and progress of research in numerical simulation of dam-break water flow[J]. Advances in Water Science, 2006, 17(1): 129-135.
shu

溃坝水流数值模拟研究进展

  • 中国海洋大学工程学院, 山东, 青岛, 266071

详细信息
    作者简介:

    史宏达(1967- ),男,浙江宁波人,中国海洋大学副教授,主要从事工程水动力学研究.E-mail:hd-shi@263.net

  • 中图分类号: TV139.231;G353.11

Review and progress of research in numerical simulation of dam-break water flow

  • Engineering School, Ocean University of China, Qingdao 266071, China

  • 摘要: 溃坝问题在水利工程的设计管理中具有重要地位,也是广大学者长期以来一直关注和研究的课题。回顾和总结了国内外对溃坝水流演进问题的研究进展:介绍了溃坝水流的数学模型及解析解法存在的困难,进而讨论了数值解法的最新进展;论述了求解溃坝水流一维问题的有限差分法、近似黎曼解的Godunov格式法、Boltzmann法、KFVS法和二维问题的TVD格式法、间断有限元法、有限体积法、特征线法,并分析了各种方法的适用范围和优缺点,及讨论了限制函数的使用;介绍了利用自由水面追踪方法计算溃坝水流的研究进展,并根据目前存在的不足和实际工程的需要,提出了进一步研究的方向和发展趋势。
    Abstract: The dam-break problem is important in the design and management of hydraulic engineering,which has always been studied. This paper reviews and summarizes the progress in this field as follows:the mathematical model and the difficulty of the analytical solutions is introduced;discusses the latest progress of the numerical solutions is discussed;the finite difference method,the Godunov method,the Boltzmann method,and the KFVS method of one-dimensional dam-break problem are introduced;the TVD method,the discontinuous finite element method,the finite volume method and characteristic method of two-dimensional dam-break problem are discussed;the applicability,the advantage and the disadvantage of each method are analyzed; and the progress in the numerical calculations of flow of fluid with free surface are presented.Meanwhile,According to the shortage at present and the need of the engineering field,the research direction and the developmental trend are proposed.
  • [1] 谢任之.溃坝水力学[M].济南:山东科学技术出版社,1989.
    [2] Elliot R,Chaudhry M H.A wave propagation model for two dimensional dam-break flows[J].J Hydr Res,The Netherlands,1992,30(4):467-483.
    [3] Fennema R J,Chaudhry M H.Implicit methods for 2D unsteady free surface flows[J].J Hydr Res,The Netherlands,1989,27(3):321-331.
    [4] Delis A I.Evaluation of some approximate Riemann solvers for transient open channel flows[J].Journal of Hydraulic Research,2000,28(3):672-679
    [5] Stoker J J.Water Waves[M].Interscience,1957
    [6] 谢任之.溃坝坝址流量计算[J].水利水运科学研究,1982(1):42-46.
    [7] 伍超,吴持恭.求解任意结构断面溃坝水力特性的形态参数分离法[J].水利学报,1988(1):10-18.
    [8] 谢任之,骆桂海.平底有阻力河床的瞬间全溃渐近解[J].华南理工大学学报,1995(3):75-83.
    [9] 谭维炎.计算浅水动力学-有限体积法的应用[M].北京:清华大学出版社,1998.
    [10] 梁峻鸿,詹杰民.浅水流动的模拟方法比较[J].水动力学研究与进展,2004,19(12):931-936.
    [11] 胡四一,谭维炎.溃坝涌波的数值模拟[J].水动力学研究与进展,1990,5(6):90-98.
    [12] Macchione F,Morelli M A.Practical aspects in comparing Shock-Capturing schemes for dam-break problems[J].J Hydraul Eng,2002,129,187-195.
    [13] 魏文礼,沈永明.二维溃坝洪水波演进的数值模拟[J].水利学报,2003(9):43-47.
    [14] 魏文礼,孙广才.二维溃坝洪水波演进的数值模拟及动态显示[J].西安理工大学学报,2003,19(1):9-12.
    [15] EF Toro.Riemann solvers and numerial methods for fluid dynamics[M].Berlin:Springer,1995.
    [16] 潘存鸿,林炳尧.一维浅水流动方程的Godunov格式求解[J].水科学进展,2003,14(4):430-436.
    [17] Shu C W,Osher S.Efficient implementation of essentially non-oscillatory shock-capturing schemes[J].J Comput Phys,1988,77:439-471.
    [18] 王志峰,李宏.基于模板选择方法的Godunov型差分格式[J].中国科学技术大学学报,2001,31(8):429-435.
    [19] 刘峰,胡非.浅水动力学的格子Boltzmann模拟[J].海洋与湖沼,2004,35(1):35-40.
    [20] 程永光.Lattice Boltzmann方法应用实例——一维溃坝波模拟[J].力学与实践,2000,22(1):47-48.
    [21] CERCIGNANI C.The Boltzmann equation and its applications[M].New York:springer-varlag,1988.
    [22] Steger J L,Warming R F.Flux vector splitting of the inviscid gas-dynamics equations with application of finite difference methods[J].J Comput Phys,1981,40:262-293.
    [23] Van Leer B.Flux-vector splitting for the Euler equations[J].Lecture Notes in Physics,1982.170.
    [24] Pullin D I.Direct simulation methods for compressible inviscid ideal-gas flow[J].J Comput Phys,1980,34:231-244.
    [25] 施卫平,耿爱芳.用动力学的流失量分裂法计算溃坝波问题[J].吉林大学学报,2003(4):166-168.
    [26] 陈秀荣,程冰.一般形式的KFVS方法[J].应用数学,2004,17(增刊):165-169.
    [27] Harten A.High resolution schemes for hyperbolic conservation laws[J].J Com Phys,1983,49:357-393.
    [28] 胡四一,谭维炎.用TVD格式预测溃坝洪水波的演进[J].水利学报,1989(7):1-11.
    [29] 蔡启富.非定常自由面流激波解的二阶守恒算法[J].数学物理学报,1997,17(4):473-478.
    [30] 王嘉松,倪汉根.用TVD显隐格式摸拟一维溃坝洪水波的演进与反射[J].水利学报,1998(5):7-11.
    [31] 王嘉松,倪汉根.二维溃坝波传播和绕流特性的高精度数值模拟[J].水利学报,1998(10):1-6.
    [32] 王嘉松,倪汉根.二维溃坝问题的高分辨率数值模拟[J].上海交通大学学报,1999(10):1213-1216.
    [33] 王嘉松,倪汉根.瞬间全溃溃坝波的传播、反射和绕射的数值模拟[J].水动力学研究与进展,2000,15(3):1-7.
    [34] Reddy J N.An introduction to the finite element method[M].Second Edt Mc Groe-Hill,1993.
    [35] Cockburn B,Karniadakis G E,Shu C-W,et al.Discontinuous Galerkin Methods[M].Springer,2000.
    [36] Dawson CN,Martinez-Canales ML.A characteristic-Galerkin approximation to a system of shallow water equations[J].Numerische Mathematik,2000,86:239-256.
    [37] 李宏,文宗川.溃坝问题的间断有限元方法[J].应用数学与计算数学学报,2003(12):40-48.
    [38] 张修忠,王光谦.浅水流动有限元分析及其高分辨率格式[J].长江科学院院报,2001(2):13-15.
    [39] 鲍远林,陈秀荣.有限体积KFVS方法在二维溃坝中的应用[J].应用数学,2004,17(增刊):156-159.
    [40] 黄师化,汪继文.二维非结构网格的一个TVD型有限体积方法[J].合肥工业大学学报,2004(5):522-525.
    [41] 汪继文,刘儒勋.间断解问题的有限体积法[J].计算物理,2001(3):97-105.
    [42] 蔡启富,高西玲.二维浅水方程组的一种二阶有限体积法[J].数学杂志,1998,18(增刊):18-22.
    [43] 欧莽,汪继文.基于非结构自适应网格的复合有限体积法[J].大学数学,2004(4):71-77.
    [44] Wang Ji-wen,Liu Ru-xun.The composite finite volume method on unstructured triangular meshes for 2D shallow water equations[J].Inter.J.for Numer.Methods in Fluids,2001,37.
    [45] FENNEMA R J,CHAUDHRY M H.Explicit methods for 2-D transient free-surface flows[J].Journal of Hydraulic Engineering HY,1978,104:1 269-1 288.
    [46] 韦春霞,张永祥.溃坝洪水的二维算子分裂-特征线模拟[J].重庆大学学报,2003(9):18-21.
    [47] 陈景秋,张永祥.一维溃坝涌波的特征线-激波装配法[J].重庆大学学报,2004(5):99-102.
    [48] 远航,于定勇.潮流与泥沙数值模拟回顾及进展[J].海洋科学进展,2004(1):97-106.
    [49] B van Leer.Towards the ultimate conservation difference scheme[J].Ⅱ J Comput Phys,1974,14:361-376.
    [50] B van Leer.Towards the ultimate conservation difference scheme[J].V J Comput,Phys,1979,32:101-136.
    [51] Wang Jiasong.He Yongsheng,Comparative study using hybrid type of TVD schemes for computation of dam-break flows[J].Journal of Shanghai Jiaotong University,2000.8:2 182-2189.
    [52] Harlow F H,Welch J E.Numerical calculation of time-dependent viscous incompressible flow[J].Physics of fluids,1965,8:2 182-2 189.
    [53] Amsden A A,Harlow F H.The SMAC method a numerical technique for calculating in compressible fluid flows[R ].Los Alamos Scientific Laboratory,Report LA-4370,1971.
    [54] Amsden A A,Harlow FH.A simplified MAC technique for incompressible fluid calculations[J].Journal of Computational Physics,1970,6:322-325.
    [55] 杨小亭.二维溃坝水波MAC方法数值模拟[J].武汉水利电力大学学报,1997(4):54-58.
    [56] 王志峰,刘儒勋.波前追踪方法[J].力学与实践,2000(3):1-21.
    [57] Hirt C W,Nichols D B.Volume of fiuid(VOF)method for the dynamics of free boundaries[J].J Comput Phys,1981,39(1):201-225.
    [58] Osher S,Sethian JA.Fronts propagating with curvature-dependent speed:Algorithms based on Hamilton-Jacobi formulations[J].J of Comp Phys,1998,79:12-49.
    [59] 袁德奎,陶建华.用Level Set方法求解具有自由面的流动问题[J].力学学报,2000(5):264-271.
  • [1] 罗永钦, 刁明军, 何大明, 白绍学.  高坝明流泄洪洞掺气减蚀三维数值模拟分析 . 水科学进展, 2012, 23(1): 110-116. doi: CNKI:32.1309.P.20120104.2014.011
    [2] 侯庆志, 陆永军, 王 建, 季荣耀, 王艳红, 陆 彦.  HJ]Key words:climate change, human activities, hydrological influences, driving factors河口与海岸滩涂动力地貌过程研究进展 . 水科学进展, 2012, 23(2): 286-294. doi: CNKI: 32.1309.P.20120224.2005.021
    [3] 胡旭跃, 张青松, 马利军.  过渡段对连续弯道水流影响的数值模拟 . 水科学进展, 2011, 22(6): 851-858.
    [4] 张大伟, 程晓陶, 黄金池, 何晓燕.  基于Godunov格式的溃坝水流数学模型 . 水科学进展, 2010, 21(2): 167-172.
    [5] 范昊明, 周丽丽, 武敏, 刘艳华.  沟灌侵蚀研究进展 . 水科学进展, 2009, 20(2): 298-303.
    [6] 朱士江, 李占松.  突扩流动主流偏转特性数值模拟研究 . 水科学进展, 2009, 20(2): 249-254.
    [7] 冯小香, 张小峰, 韦直林, 李建兵.  冲刷漏斗纵剖面形态数值模拟技术研究 . 水科学进展, 2008, 19(1): 19-26.
    [8] 芦绮玲, 陈刚.  多孔紊动射流的数值模拟与实验研究进展 . 水科学进展, 2008, 19(1): 137-146.
    [9] 王军, 赵慧敏.  河流冰塞数值模拟进展 . 水科学进展, 2008, 19(4): 597-604.
    [10] 陈生水, 钟启明, 陶建基.  土石坝溃决模拟及水流计算研究进展 . 水科学进展, 2008, 19(6): 903-910.
    [11] 赵西宁, 吴普特, 王万忠, 冯浩.  生态环境需水研究进展 . 水科学进展, 2005, 16(4): 617-622.
    [12] 王大国, 邹志利.  浅水非线性长波的数值模拟与实验研究 . 水科学进展, 2004, 15(2): 178-183.
    [13] 黄国如, 芮孝芳.  流域降雨径流时间序列的混沌识别及其预测研究进展 . 水科学进展, 2004, 15(2): 255-260.
    [14] 王志东, 汪德爟.  含闸墩溢流坝三维过坝水流数值模拟 . 水科学进展, 2004, 15(6): 735-738.
    [15] 钱家忠, 汪家权, 葛晓光, 张寿全, 李如忠.  我国北方型裂隙岩溶水流及污染物运移数值模拟研究进展 . 水科学进展, 2003, 14(4): 509-512.
    [16] 吴作平, 杨国录, 甘明辉.  河网水流数值模拟方法研究 . 水科学进展, 2003, 14(3): 350-353.
    [17] 余明辉, 张小峰.  平面二维溃堤水流泥沙数值模拟 . 水科学进展, 2001, 12(3): 286-290.
    [18] 陈家军, 奚成刚, 王金生.  非饱和带水-气二相流数值模拟研究进展 . 水科学进展, 2000, 11(2): 208-214.
    [19] 毛晓敏, 杨诗秀, 雷志栋, 何长德, 周凯.  叶尔羌河流域裸地潜水蒸发的数值模拟研究 . 水科学进展, 1997, 8(4): 313-320.
    [20] 唐海行, 苏逸深.  考虑气压势影响的降雨入渗数值模拟研究 . 水科学进展, 1996, 7(1): 8-13.
  • 加载中
WeChat 点击查看大图
计量
  • 文章访问数:  122
  • HTML全文浏览量:  44
  • PDF下载量:  1156
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2005-06-20
  • 修回日期:  2005-09-21
  • 刊出日期:  2006-01-25

溃坝水流数值模拟研究进展

  • 中国海洋大学工程学院, 山东, 青岛, 266071
    • 作者简介:

    史宏达(1967- ),男,浙江宁波人,中国海洋大学副教授,主要从事工程水动力学研究.E-mail:hd-shi@263.net

  • 收稿日期: 2005-06-20
  • 修回日期: 2005-09-21
  • 刊出日期: 2006-01-25

  • 中图分类号: TV139.231;G353.11

摘要: 溃坝问题在水利工程的设计管理中具有重要地位,也是广大学者长期以来一直关注和研究的课题。回顾和总结了国内外对溃坝水流演进问题的研究进展:介绍了溃坝水流的数学模型及解析解法存在的困难,进而讨论了数值解法的最新进展;论述了求解溃坝水流一维问题的有限差分法、近似黎曼解的Godunov格式法、Boltzmann法、KFVS法和二维问题的TVD格式法、间断有限元法、有限体积法、特征线法,并分析了各种方法的适用范围和优缺点,及讨论了限制函数的使用;介绍了利用自由水面追踪方法计算溃坝水流的研究进展,并根据目前存在的不足和实际工程的需要,提出了进一步研究的方向和发展趋势。

English Abstract

史宏达, 刘臻. 溃坝水流数值模拟研究进展[J]. 水科学进展, 2006, 17(1): 129-135.
引用本文: 史宏达, 刘臻. 溃坝水流数值模拟研究进展[J]. 水科学进展, 2006, 17(1): 129-135.
shu
SHI Hong-da, LIU Zhen. Review and progress of research in numerical simulation of dam-break water flow[J]. Advances in Water Science, 2006, 17(1): 129-135.
Citation: SHI Hong-da, LIU Zhen. Review and progress of research in numerical simulation of dam-break water flow[J]. Advances in Water Science, 2006, 17(1): 129-135.
shu

    全文HTML

参考文献 (59)

目录

    /

    返回文章
    返回

    版权所有 © 《水科学进展》杂志社

    主办：南京水利科学研究院、中国水利学会 地址：南京市虎踞关34号邮政编码：210024

    电话：025-85829770电子邮箱：skxjz@nhri.cn

    本系统由 北京仁和汇智信息技术有限公司 开发    百度统计