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研究生:黃士彰
研究生(外文):HUANG,SHI-ZHANG
論文名稱:明渠二維定量流之模擬
論文名稱(外文):On the simulation of two-dimensional steady flow in open channel
指導教授:蔡長泰蔡長泰引用關係
指導教授(外文):CAI,CHANG-TAI
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:水利及海洋工程研究所
學門:工程學門
學類:河海工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1990
畢業學年度:78
語文別:中文
論文頁數:84
中文關鍵詞:明渠二維定量流數學模式隱式差分法顯式差分法平面彎道水理演算
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本文旨在建立一數學模式以模擬分析自然河道之流場,可作為河工構造物設計之參考
。所使用之基本方程式為正交曲線座標之定量二維水流方程方,應用隱式差分法與顯
式差分法求解而建立兩種平面彎道水理演算模式。
為探討所建立之變道二維水理模式之模擬能力,本文以三組水工實驗進行數值模擬,
此三組實驗為:1.顏本琦於1965年所作之90°彎道實驗,2.顏清連於1967年所作之彎
道動床實驗,3.會文溪下游定床水工模型試驗。
得模擬之結果為:模擬規則渠道( 如顏本琦之彎道實驗 );或寬深比較大,地形變化
較緩和時( 如會文溪下游水工模型試驗 ),均具有良好之模擬效果。但若模擬地形變
化較大或寬深經較小時( 如顏清連之彎道實驗 ),則因有較強之螺旋流,故平面二維
模式尚不足以作精確之模擬。於實際計算時,顯式法所用之計算機容量較小,計算時
間較少,而隱式法需較大容量與較多時間;但對於較復雜之地形,隱式法之模擬結果
稍佳。對於無回流現象之水流,隱式法與顯式法之模擬結果并無重大差異,故對於無
劇烈地形改變之河道,應用顯式法已可主要的平面二維水理現象。以較平直河段之斷
面為邊界斷面時,以實測流速分布為邊界條件或由曼寧公式估算流速分布為邊界條件
,所計算之流場十分近似,故局部之流速雖與流量及邊界條件有關,但主要仍受到局
部地形之影響。實用上可選擇較平直河段之斷面為邊界斷而,以減少實測流速不足而
難以決定邊界條件之困擾。模擬會文溪下游定床試驗時,模擬原型之結果與模擬模型
後經福祿律轉換後之結果十分相近,表模式有良好之福祿轉換律。即演算之結果與觀
測值頗為一致,但在河床變化較劇烈之處則有偏差,顯示所建立之兩種數學模式對于
地形變化不太劇烈之河道均具良好之模擬能力。
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