拱坝随机动力分析方法的比较

本文对拱坝的随机动力分析的3种方法，即反应谱方法、蒙特卡罗法和随机振动法做了比较，分析了每种方法的特点。通过算例证明，在坝基交界面输入一致的地震动条件下，3种方法的峰值应力均值计算结果是接近的。比较了随机振动法和蒙特卡罗法的概率分布曲线和计算效率，建议使用随机振动法获得全概率动力响应。     

基于随机响应面法的可靠度分析及应用研究

运用随机响应面法计算失效概率和可靠度指标,该方法在一些复杂的非线性函数中依然能够保持较高的收敛性。通过数值分析和工程实例进行验证,结果表明:随机响应面法的计算过程相对简单并且计算结果精度较高;随着随机多项式次数的增加,随机响应面法得到的概率密度曲线越来越接近由蒙特卡罗法得到的概率密度曲线。     

用蒙特卡罗法解堰闸流动

本文首次运用不规则游动网格的蒙特卡罗方法求解堰闸流动问题.根据蒙特卡罗方法可以独立计算区域内任一点值的特点，提出了相应的自由表面和流量的迭代计算方法.经过多组计算表明，本文方法灵活、快速，流量系数、堰面压力分布的计算值与试验值吻合良好，为蒙特卡罗法求解有自由表面的流动问题取得了成功的经验。     

泄洪风险计算方法的比较

通过对Ｐ－Ⅲ型分布概率密度函数特点的分析，对泄洪消能风险计算的ＪＣ法和蒙特卡罗方法进行了对比，结果表明两方法的结果接近，用ＪＣ法计算共消能的风险是可行的。     

用盘式负压入渗仪计算土壤水动力参数的改进方法

本研究为根据盘式负压入渗仪测定的入渗数据计算土壤水动力参数的一种新方法。该方法是在已有方法结构不变的情况下，引入重力对入渗的影响，发展得到的新模型。为了检验新方法，分别用各种不同模型计算用数值模拟及田间试验得到的不同土壤、盘径、水头压力条件下的入渗数据并进行比较。结果表明，相对于其他方法，新方法不仅对小盘径盘式负压入渗仪得到的入渗数据适用，更适用于大盘径盘式负压入渗仪得到的入渗数据，计算的导水率能在短时间内趋于常量，且计算结果比其他方法精度更高，是一种合理可靠的计算方法。     

用蒙特卡罗法及电子数字計算机編制水庫多年調节計算图表

在文献中曾讨论过多年调节水库调节参数的计算及其成果的誤差,提出在对年径流序列采用某一统计描述方式时,可用蒙特卡罗法模拟产生任意多组理想年径流序列,而对后者进行计算,就可得到调节系数a的均值及其分布。本文根据这些原理,在国产104型电子数字计算机上对实用上可能遇到的各种情况进行了大量的数值计算,并将结果整理成通用的诺模图和表格,以供水库设计和审查参考.     

温室熵灌线土源土壤水分运动数值模拟

根据土壤水动力学理论，考虑西江柿根系吸水，建立了西红柿生长条件下温室地表滴灌剖面二维土壤水分运动的数学模型，采用ADI法和Gauess-Seidel法联合求解数学模型，并进行了数值模拟，结果表明，温室土壤水分负压的监测值与计算值有着较好的一致性，这对温室地表滴灌灌溉制度的制定具有一定的指导意义。     

温室滴灌线源土壤水分运动数值模拟

根据土壤水动力学理论，考虑西红柿根系吸水，建立了西红柿生长条件下温室地表滴灌剖面二维土壤水分运动的数学模型。采用ADI法和Gauess-Seidel法联合求解数学模型，并进行了数值模拟。结果表明，温室土壤水负压的监测值与计算值有着较好的一致性。这对温室地表滴灌灌溉制度的制定具有一定的指导意义。     

水工钢闸门主梁模糊失效概率计算方法研究

为合理计算水工钢闸门主梁模糊失效概率,分别将主梁相对变形当作一个随机变量及三个变量的组合,采用积分法、当量随机化方法及蒙特卡罗法进行了计算。当相对变形为一个随机量时,采用积分法及当量随机化方法计算,两者的差别在于积分法用隶属函数描述模糊限值,当量随机化方法是将模糊限值当量作为一个随机量。当相对变形看作三个变量的组合时采用蒙特卡罗法进行计算,该方法考虑了三个变量的分布特性,更符合实际情况,模糊限值也用随机量表示。计算表明,积分法与当量随机化方法结果相近,验证了当量随机化方法的精度;蒙特卡罗法结果与相对变形服从正态分布时、用当量随机化方法计算的结果接近,故主梁相对变形服从正态分布更为合理。三种计算方法中,当量随机化方法计算失效概率相较于其它方法有计算过程简便,效率高的优点。     

地下水允许开采量确定的风险分析

传统的地下水允许开采量计算大都有是采用确定性模型进行的。而实际上，在其计算中存在着一些不确定性因素，它们直接影响着计算结果的精度，而“不确定性”与“风险”是紧密相联系的。为此，本文以山东省济宁市地下水资源评价为例，在详细介绍了风险分析的基本概念和风险分析方法的基础上，对地下水允许开采量的确定进行了风险分析，所采用的风险分析方法为蒙特卡罗方法，其中的随机数产生采用混合同余法。经风险分析所得结果较传统的水文地质学方法计算的结果，更符合实际情况。为在今后的地下水资源评价工作中，更加合理地、可靠地确定水源地的允许开采量提供了一种切实可行的方法，使得与地下水开采有关决策的失误减小到最低程度。     

采用边界元法确定坝基面渗透压力

由于边界单元法只需在边界上剖分单元，且容易处理无限边界问题，所以在计算坝基面渗透压力时较有限元法具有明显的优势。介绍了坝基面渗透压力的计算理论及其边界元数值算法，并给出了应用算例。由算例分析可以看出，采用边界元法计算坝基面渗透压力，计算程序简单，占用计算机内存少，计算速度快，且计算精度较高。     

不同激振方向下动水压力对高面板坝面板动应力的影响

目前关于面板坝与库水动力相互作用的研究较少,而且现有的研究没有考虑库底与岸坡振动所激起的动水压力,即不能精确计算动水压力对高面板坝的影响,难以满足300 m级面板坝的安全评价要求。本文采用比例边界有限元方法计算动水压力,对坝高为300 m的面板坝进行了地震作用下三维有限元动力分析,研究了不同方向地震激励下坝面动水压力的分布规律及其对面板动应力的影响。结果表明:顺河向和坝轴向激励的动水压力最大值相差不大,而竖向激振的动水压力最大值相对较大。顺河向地震作用产生的动水压力对面板动应力有明显影响,而坝轴向地震作用下,动水压力对面板动应力有一定影响;竖向地震作用引起的动水压力对面板的动应力影响较大,不考虑动水压力时会明显低估面板的顺坡向应力最大值及高应力区范围。     

压力管道中有压气囊运动的试验研究

为探讨压力管道中滞留气囊运动引起压力振荡的影响因素，更全面地表征气囊运动的瞬态效应，区别于以往简单管道系统末端的无压气囊运动试验，以较为复杂的试验管道系统的有压气囊为研究对象，探讨了不同流量和不同气囊体积条件下气囊运动引起的升压规律。试验结果表明：管道系统流量及气囊体积这两个单因素与气囊通过末端阀门产生的最大升压均不成线性关系，而是成上凸形抛物线关系；末端阀门的开度、气体排出引起的水体流速梯度变化、剩余气囊的缓冲作用三者共同决定最大升压值。     

二维两相流压力方程的边界元数值解

边界元法是求解工程问题的一种新的数值计算方法。本文将这一新的数值计算方法应用到油藏数值模拟中来,求解了二维两相流的压力方程。为二维两相流数值模拟的研究开辟了又一途径。     

动水压力波高阶双渐近时域平面透射边界Ⅱ:计算性能

为了准确模拟动水压力波在半无限水库中传播引起的辐射阻尼，本文基于比例边界有限单元法构造了高阶双渐近时域平面透射边界。首先将描述半无限水库的连续波动方程转化为半离散的比例边界有限单元方程描述，然后通过特征模态变换将以动力刚度矩阵形式表达的控制方程解耦，获得了模态动力刚度的连分式解答，再通过引入辅助变量将透射边界在频域的动力刚度表达等效为一个高阶矩阵方程，对其施加傅立叶逆变换后即得到时域透射边界条件。频域模态动力刚度的计算结果表明：该双渐近透射边界可以在全频范围内迅速的逼近准确解，表现出优良的收敛性能。     

大尺寸水工隧洞衬砌物理模型试验系统研制与应用

根据水工隧洞衬砌受力特点,研制出一种新型的大尺寸水工隧洞衬砌模型试验系统。该系统主要由压力筒体、加载系统、测量系统、封水结构组成,其中压力筒体由厚22 mm的Q245R钢板制作,尺寸为Ø3000 mm×L4000 mm,外水压力试验时采用橡胶囊柔性加载方式或衬砌与压力筒体间高压水体直接加载方式,内水压力试验时在隧洞内腔直接采用高压水体加载,动力源由自主设计的伺服控制高压水泵与稳压筒体组成,测量系统由常规检测仪器组合实现,封水结构则由端头涂刷防水胶与双圈橡胶条实施。该模型试验系统在高外水压力、高内水压力作用下的水工隧洞衬砌试验结果表明,所研制的试验系统能满足水工隧洞多种不同边界模型试验要求。     

基于光滑粒子流体动力学方法的溃坝水流模拟

受全球气候变暖的影响,由极端天气引发的类似溃坝等问题发生的概率大大增加,深入研究溃坝水流的水动力特性势在必行。在分析光滑粒子流体动力学基本原理的基础上,提出了一种改进的边界处理方法,即将接近壁面的流体视为层流,在耦合动力边界附近引入层流黏性近似边界层理论。采用该方法对溃坝水流进行数值模拟,将SPH数值模拟得到的外轮廓、自由液面高度以及压力与实验结果进行了比较和分析。结果表明：改进的边界处理方法较完整地得到了水流与壁面相互作用而产生的多种复杂的物理现象,其外部轮廓与实验非常吻合;自由表面融合过程中液面间冲击的能量耗散会导致融合后的液面高度存在一些差异;不同监测点处压力随时间的变化基本落在置信区间之内。数值模拟结果与实验结果吻合度较高,验证了改进方案的可靠性和计算结果的准确性。     

斜拉桥单塔结构在波浪作用下的数值模拟与试验研究

为了更准确的得到斜拉桥单塔结构的群桩承台基础上的波浪力,采用CFD方法,依据Stokes二阶波理论在FLUENT中运用边界造波法进行造波,数值模拟波浪作用下斜拉桥单塔结构的桩和承台上的一些点的动水压力,将这些动水压力与试验测得的动水压力进行对比,验证了CFD方法在模拟群桩承台结构波浪力方面的有效性。用有限元软件ANSYS建立斜拉桥单塔结构有限元模型,分别对结构的加速度、位移、应力结果进行分析。将数值模拟的加速度与试验加速度对比分析,验证了将点的动压转化为波浪集中力及施加到有限元模型上的方法是合理的。对位移和应力分析可知,斜拉桥单塔结构在波浪作用下是安全稳定的,与试验观测到的现象相一致。     

PRESSURE TRANSIENT ANALYSIS OF HETEROGENOUS RESERVOIRS WITH IMPERMEABILITY BARRIER USING PERTURBATION BOUNDARY ELEMENT METHOD

The transient flow mathematical model of arbitrary shaped heterogeneous reservoirs with impermeability barrier is proposed in this paper. In order to establish this model, the perturbation method is employed and the solution of model is expanded into a series in powers of perturbation parameter. By using the Boundary Element Method (BEM) and Duhamel principle, wellbore pressure with effects of skins and wellbore storage is obtained. The type curves are plotted and analyzed considering effects of heterogeneity, arbitrary shape and impermeable barriers. Finally, the results obtained by perturbation boundary element method is compared with the analytical solution and is available for the transient pressure analysis of arbitrary shaped reservoirs.     

动水压力波高阶双渐近时域平面透射边界I:理论推导

为了准确模拟地震引起的动水压力波在半无限水库中传播引起的辐射阻尼,基于比例边界有限单元法构造了高阶双渐近时域平面透射边界。首先将描述半无限水库的连续波动方程转化为半离散的比例边界有限单元方程,然后通过特征模态变换将以动力刚度矩阵形式表达的控制方程解耦,获得模态动力刚度的连分式解答,再引入辅助变量将透射边界在频域的动力刚度表达等效为一个高阶矩阵方程,对其施加傅立叶逆变换后即得到时域透射边界条件。频域模态动力刚度的计算结果表明：该双渐近透射边界可以在全频范围内迅速逼近准确解,具有良好的收敛性能。