环境生态流场非结构网格模拟理论与技术研究

  • 获奖名称: 环境生态流场非结构网格模拟理论与技术研究
  • 获奖等级: 一等奖
  • 获奖类别: 长江委科学技术奖
  • 授奖单位: 长江水利委员会
  • 完成单位: 长江水利委员会长江科学院、中国科学院南京地理与湖泊研究所、珠江水利委员会珠江水利科学研究院、三峡大学（三峡地区地质灾害与生态环境湖北省协同创新中心）
  • 获奖年度: 2014
  • 获奖人员: 黄国兵、邢领航、赖锡军、史德亮、宋利祥、周赤、王思莹、韩继斌、黄明海、刘孟凯、陈端、郭辉、潘保柱、李静、王建柱
  • 成果简介:1、主要研究内容 准确把握环境与生态流场信息及其内在复杂的耦合机制对于水体防污控污、水生态系统恢复以及生态友好型水工程建设至关重要。本项目主要研究内容包括：1）建立综合通用性、经济性和收敛性的精细环境湍流模型；2）建立一套通用性强、守恒性好、分辨率高、鲁棒性强、精度高的环境生态流场非结构网格模拟关键计算理论、技术和方法，探索环境生态流场中柔性体流固耦合运动模拟技术； 3）实现模型与算法的集成，形成一整套多维数嵌套和多环境生态组分耦合的环境生态流场高分辨率高精度模拟理论、技术和方法，并得到成功应用；4）探讨环境与生态流场的优化调控理论与技术。 2、主要特点 围绕环境与生态流场准确高效模拟这个核心问题，原创性地提出了一套适合于环境生态流场多尺度嵌套、多组分耦合的非结构网格高精度、高分辨率数值模拟理论、技术和方法，提高了全三维非结构网格模拟的计算精度和稳定性，填补了国内外非结构网格SIMPLE（C）类算法在浅水流模拟中的空白，解决了浅水流非结构网格模拟计算格式的和谐性、底坡项刚性问题以及干湿界面失稳等关键性技术难题，突破了环境与生态流场模拟的关键技术；创新构建了含浮力效应的显式代数应力-通量模型，并首次拓展至浅水流模型中，从理论上发展并丰富了环境湍流模型，并为浅水流近区和远区统一描述提供了一种更精细而通用的全场模式；创新性发展了环境与生态流场的优化控制技术，首次提出了非均匀流场中柔性体流固耦合运动的数值模拟技术，为环境与生态流场的调控奠定了理论和应用基础。 3、应用推广情况 （1）出版专著1部，获2项计算机软件著作权，发表论文先后被国际三大检索收录 58篇，其中SCI收录18篇，Journal of Hydrology 收录3篇，EI收录35篇，ISTP收录5篇，项目核心理论、技术和方法受到了国内外同行专家的高度认可和评价。 （2）发表SCI论文被他引45次，EI论文被他引190次。获全国优秀博士学位论文提名1次，获湖北省优秀工程咨询成果奖三等奖1次。 （3）核心技术应用于“勾皮滩水电站下游引航道布置及通航水力学研究”及广州市番禺区水务局番禺湖概念性规划工程中，带来了重大的经济社会效益。