Введение
Глава 1. Постановка задач исследования и методов решения 11
1.1. Краткий обзор задач 11
1.2. Методы решения задач 13
Выводы по главе 1. Постановка задач исследования 16
Глава 2. Аналитическое интегрирование уравнения неравномерного установившегося течения водного потока в непризматических руслах ... 20
2.1. Основное дифференциальное уравнение неравномерного установившегося течения потока в открытых руслах и его качественные особенности 20
2.2. Интегрирование дифференциального уравнения установившегося неравномерного движения с использованием следствия из теоремы Лагранжа о среднем и интегрирования по частям .. 23
2.3. Анализ полученного решения и практические рекомендации... 27
2.4. Решение уравнения установившегося неравномерного движения для условий призматического русла и сопоставление с решением по методу проф. Б.А.Бахметева 28
2.5. Решение уравнения установившегося неравномерного движения для условий непризматического параболического русла и сопоставление с численным решением 32
2.5.1. Численное интегрирование дифференциального уравнения неравномерного плавноизменяющегося течения воды в непризматическом параболическом русле 33
2.5.2. Сравнение численного и аналитического расчета для непризматического параболического русла 35
Выводы по главе 2 37
Глава 3. Численное моделирование косого обтекания стенки-набережной речным потоком и определение возможности локального размыва основания 38
3.1. Постановка задачи 38
3.2. Прямое численное моделирование течения при отрывном обтекании речным потоком береговых набережных 41
3.3. Установление эмпирических зависимостей на основе обработки результатов численного эксперимента 54
3.4. Построение расчетной аналитической зависимости для местной неразмывающей скорости 58
Выводы по главе 3 65
Глава 4. Численное моделирование и аналитическое решение движения частиц наносов в отстойнике 66
4.1. Расчетная модель и гидравлические параметры отстойника 66
4.2. Прямое численное моделирование турбулентного течения в отстойнике. Модификация алгоритма с введением весомых частиц-маркеров и моделирование движения наносов 68
4.2.1. Постановка задачи 68
4.2.2. Модификация алгоритма с введением весомых частиц-маркеров 71
4.2.3. Аналитическое интегрирование уравнений движения наносов 78
4.2.4. Численное моделирование течения и моделирование движения наносов 81
4.3. Краткие данные о физическом эксперименте. Сопоставление результатов физического и численного моделирования течения жидкости в модели отстойника 82
4.3.1. Краткие данные о физическом эксперименте 82
4.3.2. Сопоставление результатов физического и численного моделирования течения жидкости в лотке и отстойнике 84
4.4. Определение длины отстойника аналитическими методами. Сопоставление результатов расчетов и численного эксперимента 89
4.4.1. Определение длины камеры отстойника по формуле L=h(U/w) 89
4.4.2. Сопоставление результатов расчетов и численного эксперимента 90
Выводы по главе 4 97
Глава 5. Конечно-объемный метод расчета течений несжимаемой жидкости для инженерных приложений 99
5.1. Методы прямого численного моделирования турбулентных течений 99
5.1.1. Обзор предпосылок прямого численного моделирования турбулентных течений и возможность постановки задачи 99
5.1.2. Обзор концепций реализации прямого численного моделирования турбулентных течений 104
5.2 Разработка метода прямого численного моделирования турбулентных течений на основе метода расщепления 110
5.2.1 Исходные уравнения, численная реализация, алгоритм и условия сходимости 110
5.2.2 Необходимые условия устойчивости метода 118
5.2.3 Применение алгоритма TVD (минимизации полной вариации) аппроксимации конвективных членов 123
5.2.4 Постановка граничных условий для численного метода 126
5.2.5 Процедура расчета 129
5.3. Численный метод в свете прямого численного моделирования турбулентных течений 129
5.3.1 Процедура расчета при прямом численном моделировании турбулентных течений 135
Выводы по главе 5 137
Общие выводы по работе 139
Использованная литература
