冰盖生长与消融的数值模拟研究.pdf

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1、冰盖生长与消融的数值模拟研究一··-···一●·_1NumericalsimulationoficeCOVergrowthandmelting2011年04月I

2、IIIIIrITIIIIIIIIIl-Y18861合肥工业大学本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大学硕士学位论文质量要求。主席：委员：导师：m钱／^答辩委员会签名协≯蓼磁勿嘏渗；．绝铘獭矽准放o＼．o／私卜扬哿刎吩刎叔投砂禾独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含

3、为获得金目曼』些厶堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签字：牟易J签字日期：力，，年仁月吵日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解金g巴王业态堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权金目垦王些太堂可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文者签名：脊i％签字日期：加f，年簟月节日导师签名：

4、签字日期：少ff年年月琴日茎凳善差?者毕业后去向：聿砖电话：，夕彦多‘，夕矽／o一彦z7、】q人h

5、t{工作单位：电话：，7。7吖通讯地址：邮编：冰盖生长与消融的数值模拟研究摘要高纬度地区的天然河道和人工渠道在冬季常存在结冰问题，其与人民生活、生态环境保护和社会经济发展都有着密切的关系，对水利、航运、水电工程的建设运行和管理工作都会产生重大影响，特别是在江河中出现冰塞、冰坝等冰凌洪水时，则会导致严重的凌洪泛滥灾害，造成人民生命财产的重大损失。防治冰凌灾害已成为国家发展中必须重视的问题。冰盖的生长与消融是一个水力与热力耦合的过程，其演变过程受到大气温度、水流流速、水深、风速以及河

6、渠几何形状的影响。基于传热学理论，利用计算流体力学软件FLUENT建立水力和热力耦合的数学模型，对河渠结冰点位置进行预测，并通过改变影响河渠结冰的各个因素的取值，模拟出不同条件下河渠水温分布以及形成的冰盖厚度，并根据数值模拟结果得出寒区河渠冰盖厚度的变化规律，冰盖形成后水流速度场和温度场的分布情况，以及不同因素对河渠结冰的影响程度。此外，还建立了三维的实验室U型弯道的水槽模型，通过设定与实验室环境相同的边界条件，得出弯道各断面形成的冰盖厚度及冰盖形成后水流温度场和速度场的分布，对计算结果进行后处理，并将其与实验室数据进行对比分析。由于建立的二维河渠模型以及三维U型弯道模型所得结

7、果都能与实验室实测数据有较好的一致性，表明本次研究具有一定的实效性，为模拟天然河渠的冰盖演变过程积累了宝贵的经验。关键词：FLUENT结冰点；冰盖厚度；温度场；速度场；数值模拟NumericalsimulationoficecovergrowthandmeltingAbstractThereisalwaysafreezingprobleminwinterinhighlatitudesofnaturalriversandartificialchannels，whichiscloselyrelatedtothepeople’Slives，environmentalprotectio

8、nandsocialandeconomicdevelopment，andhasasignificantimpactonhydraulicengineering，navigation,andhydropoweroperationandmanagement．Especiallywhiletheriverfloodcausedbyicejamoricedamoccurs，itwillcauseseriousicefloodingdisasters，resultingingreatlossofpeople’Slivesandproperties．Icedisasterpreventio

9、nhasbecomeaveryimportantprobleminnationaldevelopment．icecovergrowthandmeltingisahydraulicandthermodynamiccoupledprocess，effectedbyatmospherictemperature，flowvelocity，waterdepth,谢ndspeedandthegeometryofcanals．Basedonheattransfertheory，ahydraulicandt