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工程数学论文5500字_工程数学毕业论文范文模板--第1页
工程数学论文5500字_工程数学毕业
论文范文模板
工程数学论文5500字(一)：基于Flow-3D的多阶明渠工
程数学模型研究论文
[摘要]【目的】研究灌区多级阶梯明渠水流的水动力特性及泥沙淤积问题，并
评价其对多阶明渠工程的影响。【方法】基于VOF方法，在Flow-3D平台上建
立了山东省德州市牛角店输水工程的三维数学模型，通过模拟不同工况下的三维
多阶明渠水流，对比分析水流流速分布、水面线变化及渠底泥沙淤积情况。【结
果】水流流态平稳后，最大流速出现在第二级阶梯上，挟沙水流流速较清水流速
大0.50～0.86m/s；在挑坎及第二级阶梯上，水面线变化幅度较大；随着时间推
移，泥沙主要淤积于挑坎前及第三级阶梯底部，200s时淤积厚度最高达0.143m
m。【结论】在牛角店输水工程施工及后期运行中，适当加固第二级阶梯渠底，
提升第二级侧墙高度，并通过调控下游水位以保证灌渠的安全运行。
[关键词]多阶明渠；三维数学模型；Flow-3D；流速分布；水面线；泥沙淤积
灌区渠道作为水工建筑物及农田水利中的重要输水工程之一[1]，其设计方案
的合理性必须得到保证。但由于投资成本、试验周期等因素的影响，小型灌渠工
程在设计过程中一般仅采用单纯的水力计算，而鲜有进行物理模型试验的条件。T
hom等[2]最早采用手算方法得到了不可压缩黏性流体绕圆柱流动的差分数值解，
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工程数学论文5500字_工程数学毕业论文范文模板--第2页
之后数值研究方法在三维流体运动中的应用逐渐展开。随着数值模拟技术的发展，
通过应用相关流体计算方法及商业软件，便可验证工程设计方案的可行性及合理
性[3]。
1材料与方法
1.1模型理论
1.1.1基本控制方程三维非恒定不可压缩流体的基本控制方程如下。
连续性方程：
width=129，height=38，dpi=110
(1)
运动方程：
width=448，height=132，dpi=110
(2)
式中：x、y、z为空间坐标分量；u、v、w分别为x、y、z方向的速度分量；
t为时间；ρ为密度；p为压强；ν为流体运动黏性系数；fx、fy、fz分别为x、y、
z方向的质量力分量。
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工程数学论文5500字_工程数学毕业论文范文模板--第3页
1.1.2紊流k-ε方程渠道水流的运动形式多呈紊流形式，而在紊流中流体的连
续介质假定仍成立，流体运动的基本方程仍然适用。为了描述紊流的时均性质，
对方程(1)和(2)进行时间平均，得到雷诺平均应力方程，再将其与描述紊流性质的
方程组成封闭系统，便可构成紊流模型。
1.1.3泥沙沉速公式工程位于黄河下游灌渠中，悬移质是输沙的主体，若不考
虑推移质影响，可用悬移质输沙率公式近似作为水流挟沙力公式。应用Flow-3D
泥沙冲刷模块，参考山东省水利科学研究院推荐的引黄衬砌渠道远距离挟沙公式
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