水利水电工程水流精细模拟理论与应用

　　序
　　前言
　　绪论
　　第一节  研究问题的必要性
　　第二节  与当前国内外同类研究、同类技术的综合比较
　　第三节  研究成果的主要内容
　　第四节  研究成果的特色
　　第五节  研究成果的创新点
　　参考文献
　　第一篇  水工水力学精细模拟方法研究
　　第一章  引言
　　第一节  现代水力学
　　第二节  水力学数学模型的发展概况
　　第三节  研究方法及主要成果
　　参考文献
　　第二章  紊流模型理论
　　第一节  紊流模型理论概述
　　第二节  雷诺时均方程法
　　第三节  紊流直接数值模拟
　　第四节  紊流的大涡模拟
　　第五节  紊流分形理论研究
　　第六节  小结
　　参考文献
　　第三章  水工水力学紊流数值模拟关键性技术研究
　　第一节  数值离散方法
　　第二节  自由表面的追踪
　　第三节  不规则边界的处理
　　第四节  科学计算可视化与动画制作
　　参考文献
　　第四章  直角坐标系二、三维带自由表面强紊动水流数值模拟
　　第一节  二维水流运动的控制方程
　　第二节  二维数值离散格式
　　第三节  二维数值稳定条件
　　第四节  二维计算程式及框图
　　第五节  三维水流运动控制方程
　　第六节  三维数值离散格式
　　第七节  自由表面的处理及数值稳定性条件
　　第八节  算例
　　参考文献
　　第五章  曲线坐标系垂向二维带自由表面强紊动水流数值模拟
　　第一节  正交曲线网格生成
　　第二节  正交曲线坐标系下水流控制方程
　　第三节  数值离散格式
　　第四节  自由表面的处理
　　第五节  计算步骤
　　第六节  算例
　　参考文献
　　第六章  曲线坐标系三维带自由表面紊流的数值模拟
　　第一节  引言
　　第二节  控制方程
　　第三节  通用微分方程的离散
　　第四节  离散方程的求解
　　第五节  计算中若干问题的处理
　　第六节  算例
　　参考文献
　　第七章  用通度系数法处理非规则边界及其在紊流模型中应用
　　第一节  引言
　　第二节  考虑通度系数后水流的控制方程
　　第三节  考虑通度系数后控制方程离散格式
　　第四节  算例
　　参考文献
　　第八章  结论
　　第二篇  泄洪及消能工的精细模拟
　　第九章  引言
　　第一节  泄洪与消能技术发展概述
　　第二节  数值模拟在高速水流中的应用
　　参考文献
　　第十章  竖井旋流式泄洪洞数值模拟
　　第一节  概述
　　第二节  数值模拟
　　第三节  不同泄量下竖井边壁压强与空化数变化规律的研究
　　第四节  小结
　　第五节  讨论
　　参考文献
　　第十一章  龙抬头式泄洪洞数值模拟
　　第一节  概述
　　第二节  工程简介
　　第三节  模型设计
　　第四节  结果分析
　　第五节  竣工体型数值模拟
　　第六节  讨论
　　参考文献
　　第十二章  轴对称洞塞消能的数值模拟
　　第一节  洞塞消能工的简介
　　第二节  应用程序FAsT一2D的简介
　　第三节  单级轴对称洞塞的数值计算结果
　　参考文献
　　第十三章  多级洞塞消能工的布置优化
　　第一节  不同面积比下二级洞塞消能的数值计算结果
　　第二节  布置优化
　　参考文献
　　第十四章  三维非轴对称洞塞的消能计算
　　第一节  程序介绍
　　第二节  三维单级洞塞消能的计算与分析
　　第三节  多级非轴对称洞塞消能的计算与分析
　　参考文献
　　第十五章  结论与展望
　　第一节  总结
　　第二节  进一步的工作
　　第三篇  水垫塘及河道中水流的精细模拟
　　第十六章  引言
　　参考文献
　　第十七章  挑流冲坑数值模拟研究
　　第一节  研究的现状
　　第二节  三维紊流控制方程
　　第三节  控制方程的离散及数值方法
　　第四节  计算域的确定及网格剖分
　　第五节  边界条件及初始条件
　　第六节  数值模拟结果的实验验证
　　第七节  结果分析
　　第八节  结语
　　参考文献
　　第十八章  水垫塘紊流精细模拟
　　第一节  水垫塘复杂流场紊流数学模型开发研究
　　第二节  反拱型水垫塘三维紊流数值模拟与分析
　　第三节  水垫塘水气两相流的数值模拟
　　第四节  向家坝水电站消力池三维流场数值模拟
　　第五节  小湾水电站水垫塘二维流场数值模拟
　　参考文献
　　第十九章  复杂河道水流精细模拟
　　第一节  复式顺直河道漫滩水流计算方法
　　第二节  复式游荡型河道漫滩水流上层流动的基本方程
　　第三节  金马河复式河道漫滩水流计算
　　参考文献
　　第二十章  渠首枢纽河段水流流场计算
　　第一节  研究目的
　　第二节  计算域的确定
　　第三节  数值计算方法
　　第四节  计算结果分析
　　参考文献
　　第二十一章  溢流堰过流的数值模拟
　　第一节  溢流堰过流的数值模拟
　　第二节  控制方程的离散及数值方法
　　第三节  算例
　　参考文献
　　第二十二章  淹没丁坝的大涡模拟
　　第一节  三维水流运动控制方程
　　第二节  大涡模拟（LES）
　　第三节  预测校正算法
　　第四节  算例
　　参考文献
　　第二十三章  尾水河道清淤数值模拟研究
　　第一节  数值计算的目的
　　第二节  泥沙数学模型的基本方程
　　第三节  计算域的确定及边界条件
　　第四节  计算情况
　　第五节  结果分析
　　第六节  结语
　　参考文献
　　第二十四章  总结和展望
　　第四篇  高紊动气液两相流的数值模拟
　　第二十五章  引言
　　第一节  问题的提出
　　第二节  双流体理论及研究途径
　　第三节  数值模拟方法
　　参考文献
　　第二十六章  气液两相流的基本控制方程
　　第一节  基本假定
　　第二节  双流体理论模型及其基本控制方程
　　第三节  气液两相之间的相互作用力
　　参考文献
　　第二十七章  气液两相紊流的紊动特点及其控制方程
　　第一节  紊流中颗粒——流体的互相作用极其度量准则
　　第二节  气液两相紊流的控制方程
　　参考文献
　　第二十八章  高紊动气液两相流的数值模拟
　　第一节  基本解法
　　第二节  不同流型的处理
　　第三节  初边值条件、稳定性条件和计算步骤
　　第四节  数值试验
　　第五节  掺气减蚀的数值计算
　　参考文献
　　第二十九章  单体型挑坎后的掺气水流数值模拟
　　第一节  模型设计
　　第二节  二维计算
　　第三节  三维计算
　　第四节  讨论
　　参考文献
　　第三十章  结论
　　第五篇  污水排放工程中近区污染及水流的精细模拟
　　第三十一章  引言
　　参考文献
　　第三十二章  污水排放的数值模拟分析方法和紊流模型
　　第一节  研究方法概述
　　第二节  紊流的计算模型
　　第三节  数值计算方法
　　参考文献
　　第三十三章  射流和卷流的数值模拟
　　第一节  横流中单孔射流
　　第二节  横流中多孔射流
　　第三节  同流中的单孔表面射流
　　参考文献
　　第三十四章  流动环境中正浮力排放的数值模拟
　　第一节  模型和定解条件
　　第二节  同流中单孔淹没浮力射流的近区特性
　　参考文献
　　第三十五章  负浮力排放的数值模拟
　　第一节  静止环境中负浮力排放
　　第二节  流动环境中负浮力排放
　　参考文献
　　第三十六章  结论
　　第六篇  水电站混流式水轮机水流的精细模拟
　　第三十七章  引言
　　第一节  概述
　　第二节  水轮机数值模拟分析方法和紊流模型
　　第三节  水轮机流动数值模拟的进展
　　第四节  水轮机三维紊流模型和计算研究的发展
　　参考文献
　　第三十八章  混流式水轮机的三维定常紊流计算和性能预估
　　第一节  绪论
　　第二节  水轮机内部流动的计算及分析方法
　　第三节  混流式模型水轮机三维定常紊流计算结果及分析
　　第四节  混流式模型水轮机的数值计算与模型试验对比
　　第五节  混流式原型水轮机三维定常紊流计算
　　第六节  不同叶型水轮机的CFD计算结果比较
　　第七节  结论
　　参考文献
　　第三十九章  大型混流式水轮机的非定常紊流数值模拟和压力脉动预测
　　第一节  绪论
　　第二节  混流式水轮机内的涡旋
　　第三节  非定常流动基本方程和数值计算方法
　　第四节  混流式模型水轮机三维非定常紊流计算
　　第五节  原型水轮机的非定常紊流计算结果及分析
　　第六节  减小尾水管脉动的措施研究
　　第七节  结论
　　参考文献
　　第四十章  混流式水轮机空化流动计算
　　第一节  引论——水轮机中空化现象
　　第二节  三维混合流体完整空化紊流模型
　　第三节  数值求解方法
　　第四节  混流式水轮机三维空化紊流数值模拟
　　第五节  结论
　　参考文献
　　第四十一章  大型混流式水轮机水力设计——流体力学反问题基础
　　第一节  绪论
　　第二节  大型混流式水轮机的参数选择
　　第三节  水轮机水力设计
　　第四节  转轮叶片设计——X形叶片与传统叶片
　　第五节  三峡右岸水轮机水力设计
　　第六节  结论
　　参考文献
　　第四十二章  结论
　　第七篇  工程水力学的反问题研究
　　第四十三章  引言
　　第一节  反问题概述
　　第二节  反问题研究的发展简史
　　第三节  工程水力学反问题的分类
　　参考文献
　　第四十四章  工程水力学反问题的求解方法
　　第一节  解析法
　　第二节  脉冲谱法
　　第三节  离散一优化法
　　第四节  摄动法
　　第五节  控制论解法
　　参考文献
　　第四十五章  工程水力学反问题求解实例
　　第一节  用脉冲谱法确定承压含水层非均质导水系数
　　第二节  地下水污染问题分布参数系统控制论求解方法
　　第三节  脉冲谱一优化法求解源项控制反问题
　　第四节  离散一优化法求解Poisson方程参数控制反问题
　　参考文献
　　第四十六章  结论
　　附录  积分方程所描述的分布参数系统的最大值原理

　　    水利水电工程中有大量的水力学问题，包括水工水力学、河道水力学、废水排放工程水力学、水电站水力学，水力学正问题、水力学反问题等。《水利水电工程水流精细模拟理论与应用》以三峡、溪洛渡、向家坝、二滩和小湾等大型水电工程为依托，以解决实际工程中的水流的精细模拟问题，并着力提高工程水力学反问题理论与成果的工程实用性。研究成果包括：水工水力学紊流数值模拟方法研究，溢洪道及消能工水流的精细数值模拟，水垫塘及河道水流的精细模拟，高紊动气液两相流的数值模拟，污水排放工程中近区污染及水流的精细模拟，电站水轮机水流的精细模拟，工程水力学的反问题研究等。该项研究成果内容丰富，研究成果的理论和方法有多项创新。《水利水电工程水流精细模拟理论与应用》可作为水利水电工程、环境工程等方面的研究生教材，也可供科研人员、设计人员、工程管理人员和高等院校的师生参考。