网格尺寸对混凝土水管冷却计算结果的影响

研究了不同网格尺寸对大体积混凝土水管冷却计算结果的影响,结果表明:水管附近的网格较粗时,计算的水管径向温度梯度小,沿程水温升幅小,出口水温偏低,导致"假冷"现象。对冷却水管进行网格剖分时,沿环向应设置8个等距离节点,沿水管径向单元最大尺寸至少应由0.05 m过渡到0.1 m,然后再过渡到常规尺寸单元。     

水布垭水电站面板堆石坝应力变形分析

水布垭水电站面板堆石坝是当前世界上最高的混凝土面板坝,在设计和施工等方面尚缺乏经验,为此在“九五”攻关中,对其中的关键技术问题进行了科学研究。在计算分析方面,采用不同的计算模型对200m级面板坝施工,蓄水全过程进行了仿真计算,研究其应力变形规律;研究探索了特殊边界,堆石体流变特性等问题,并提出了改善面板坝应力,变形的工程措施。在高面板坝三维有限元计算中引入了堆石体流变特性,初步探讨了堆石体流变对高混凝土面板坝应力变形的影响;提出了耦合薄层单元和三维非线性摩擦接触单元,对非线性K－G模型进行了改进,采用多种模型对水布垭工程面板坝进行了二维,三维仿真计算,从技术上论证了该方案的可行性。     

基于有限元仿真面板坝脱空分析

文中采用非线性有限元分析方法,并运用沈珠江模型作为堆石体本构模型对面板堆石坝坝体及面板做应力和变形计算。在静力计算的基础上,选择容易产生脱空的区域进行模拟脱空,主要运用隐单元方法来进行脱空问题研究,对面板的挠度和应力与面板坝的一般规律比较并做一定的分析,来论证利用有限元仿真模拟坝体脱空是一种有效的途径。     

基于SBFEM的心墙坝基座跨尺度精细应力分析

基座是连接混凝土沥青心墙坝心墙和防渗墙的关键部件,其受力特性对结构安全评价至关重要。通过四分树快速离散技术建立5种网格密度的跨尺度分析模型,采用非线性多边形比例边界有限元与传统FEM耦合计算方法,研究了基座结构在施工期的应力性态以及改善对策。结果表明：基座及周围土体网格尺寸对二者相互作用存在较大影响;随着网格的细化,基座应力极值将增大,且压应力极值最大相差约57.4%,拉应力极值相差约59.3%,但最终应力分布规律和数值均趋于收敛;在基座周围局部设置高塑性黏土区可有效改善基座应力状态。建议沥青心墙坝分析中基座网格尺寸宜为0.05~0.10 m,基座周围局部土体网格尺寸宜为0.1~0.2 m,黏土区宽度可取1.0~1.5倍的基座宽度。基于比例边界有限元的跨尺度分析方法可实现高效精细化建模和计算,能更合理地评价高坝防渗系统安全性。     

刍议面板堆石坝施工

面板堆石坝的坝型由堆石体和防渗体组成,其中堆石体从上游向下游依次由垫层区、过渡区、主堆区和次堆区组成;防渗体由钢筋混凝土面板、趾板、趾板地基的防渗帷幕、周边缝和面板间的接缝止水组成.文章阐述了对面板堆石坝施工的认识.     

江苏宜兴抽水蓄能电站上库面板堆石混合坝建设实践

江苏宜兴抽水蓄能电站上水库主坝是建在倾斜建基面上的钢筋混凝土面板堆石混合坝,该坝型为国内外罕见.经计算分析和实际观测.坝体和坝基应力变形性状符合一般规律,坝体变形较小,防渗面板裂缝极少.由此说明,该坝设计合理、先进,施工质量较好.     

基于ADINA的面板堆石坝三维子模型法研究

考虑到面板堆石坝上游面板结构处各种接缝的尺寸与整个坝体模型差异过大,且其变形具有非连续性,从而会导致在有限元计算时出现求解困难或者精度不足的问题。尝试在ADINA有限元分析软件中用子模型法把面板及面板周边的混凝土趾板从面板堆石坝的整体模型中脱离出来作为研究对象,其优点在于方便实施,且可以采用精细的单元网格以获得更高精度的计算解。同时,子模型法对面板的垂直缝和周边缝以及面板与垫层接触部位也可进行详细模拟。通过工程实例计算,并进行结果合理性分析,在验证了面板堆石坝接缝等细部结构分析中采用子模型法具有较高精度和合理性的同时,重点对面板及其接缝部位的变形分布规律进行了探讨。     

高混凝土面板坝面板应力分析现状

结合水布垭混凝土面板坝应力变形计算，对当前混凝土面板应力分析的现状进行了阐述。指出了存在的问题与不足，即如何模拟大坝的施工与蓄水过程，如何反映堆石体及接缝的应力变形特征，如何考虑混凝土面板与垫层之间的相互作用，都会影响到面板应力的计算结果，对几何边界条件的处理，单元网格的划分也会对面板的计算应国产生一定的影响。指出：要使计算的面板应力与实际应力相符，必须在已有工作的基础上加大室内试验力度，对堆石林流变特性，面板与垫层的相互作用，接缝应力变形特性进行全面而深入的研究。     

高混凝土面板堆石坝应力变形数值模拟研究

常规计算法方法无法精准反映高面板堆石坝实际受力情况,造成国内外修建的一些高面板堆石坝出现面板挤压破坏和结构性裂缝问题。采用邓肯E-B模型进行高面板堆石坝三维有限元分析计算,结果表明:高混凝土面板堆石坝的应力和沉降量较小,绝大部分荷载是经过垫层和过渡层由主堆区石传入坝轴线以上的地基中,坝壳料具有足够的变形模量及自由排水性能,孔隙率控制是合理。面板堆石坝应力的分布在各堆石区的分界处没有较大突变,坝体填筑分成防渗补强区、垫层区、堆石区各区坝料之间满足力学平稳过渡的要求。因此高面板堆石坝设计是合理的,对类似工程设计具有参考意义。     

高面膜堆石坝防渗结构受力变形数值分析方法——高面膜堆石坝关键技术（四）

针对目前堆石坝面膜防渗结构数值计算和结构分析中所存在的问题,对传统的有限元数值计算模型进行了改造和完善,利用一种新的连接单元来模拟土工膜与下部垫层间的界面剪切特性,在提高土工膜防渗结构有限元分析23精度的同时不额外增加整体有限元计算的规模,从而能够大大提高计算效率;对于土工膜防渗结构在坝面四周锚固处可能出现的夹具效应,通过添加在锚固处的三维弹簧单元,实现了对锚固处土工膜受力变形特性的有效模拟。计算结果表明,堆石坝坝面防渗土工膜在坝面绝大部分处所受的拉力较小,而在坝面底部锚固处拉应力较大,易发生拉裂破坏。     

NUMERICAL SOLUTION OF THE THREE-DIMENSIONAL ELASTOHYDRODYNAMIC LUBRICATION FOR HEAVILY-LOADED FINITE JOURNAL BEARINGS

A coupling of the finite element and the boundary element methods is applied to theanalysis of the three-dimensional elastohydrodynamic lubrication for heavily-loaded finite jour-nal bearings.An iterative scheme,which is used to overcome the difficulty of the convergence athigh eccentricity ratios,is provided in this paper.The scheme,which is called the weighted av-erage method here,is successfully carried out in the iterative procedures of a set of non-linear e-quations that is constituted by a two-dimensional Reynolds'equation,a viscosity-pressure equa-tion and three dimensional elasticity equations.The analysis yields the performance parametersand the minimum film thickness of finite journal bearings,which satisfy the elastohydrodynamicrequirements of realistic three-dimensional bearing geometries,under heavy loading.     

无单元法的工程应用进展

介绍滑动最小二乘法的基本理论及无单元法的研究现状,总结应用无单元法模拟场问题的一般实现步骤,推导了无单元法模拟应力场、渗流场以及温度场等问题的整体平衡方程组,并介绍对边界约束条件、自由面迭代等问题的处理方法,阐述无单元法模拟裂纹开展的一般步骤,概括了无单元法解决实际工程问题时的优势以及不足之处,并提出有待于进一步研究的内容和方向。     

乌鲁木齐参考作物蒸散量计算方法的比较

以Penman-Monteith方法为标准,利用Hargreaves方法,Priestley-Taylor方法和FAO-17 Penman方法计算乌鲁木齐的参考作物蒸散量ET0(Reference Crop Evapotranspiration),对计算结果分别作了对比分析,并对不同的方法进行相应的修正。结果表明:(1)乌鲁木齐的ET0季节分布极不均匀,表现出夏季、春季、秋季、冬季依次减小的趋势;(2)总的来说,PT和HG方法的估算值比PM的标准值要偏低,F17方法的估算值比PM方法的标准值要偏高,造成不同方法的估算偏差的主要原因是由于各自选用了不同的辐射项和动力项所致;(3)在气象资料缺乏、精度要求不高的时候,PT方法能够用来计算乌鲁木齐的ET0,如果精度要求较高,可以使用修正后的公式;(4)修正后的HG公式计算结果最接近PM方法的标准计算结果,如果使用HG方法估算乌鲁木齐的ET0,必须先进行修正;(5)F17方法采用了与PM方法不同的风速修正方案,修正前后的误差都较大,不适用于乌鲁木齐ET0的计算。上述方法在其它地区的适用性有待进一步检验。     

基于响应面法的拱坝结构可靠度研究

针对拱坝构造复杂,基岩和筑坝材料具有非线性特性,可靠度分析十分困难的问题,将可靠度计算的响应面法与拱坝应力分析的有限元法相结合分析坝体的可靠度,即:坝体应力与变形的计算采用三维非线性有限元法,可靠度计算采用二次响应面法.以福建省永泰县大洋水电站拱坝为例,分析了该拱坝上游面和下游面的可靠度,得出了可靠指标的变化规律.与其...     

FLUID-STRUCTURE INTERACTION OF HYDRODYNAMIC DAMPER DURING THE RUSH INTO THE WATER CHANNEL

The hydrodynamic damper is a device to decrease the motion of armament carrier by use of the water resistance. When hydrodynamic damper rushes into the water channel with high velocity, it is a complicated flow phenomenon with fluid-structure interaction, free surface and moving interface. Numerical simulation using the Smoothed Particle Hydrodynamics （SPH） method coupled with the Finite Element （FE） method was successfully conducted to predict the dynamic characteristics of hydrodynamic damper. The water resistance, the pressure in the interface and the stress of structure were investigated, and the relationship among the peak of water resistance, initial velocity and actual draught was also discussed. The empirical formula was put forward to predict the water resistance. And it is found that the resistance coefficient is commonly in the range of 0.3 ≤ C ≤ 0.5, when the initial velocity is larger than 50 m/s. It can be seen that the SPH method coupled with the FE method has many obvious advantages over other numerical methods for this complicated flow problem with fluid-structure interaction.     

基于熵理论-可拓云模型的引水隧洞塌方风险评价

为有效预防引水隧洞施工期塌方事故的发生,结合既有研究成果及工程实际情况,构建多指标参数的引水隧洞塌方风险评价指标体系,运用偏好比率法和反熵权法对各指标因素进行权重分析;同时考虑引水隧洞施工中塌方风险因素的不确定性以及评价等级划分的模糊性,建立了基于熵理论-可拓云模型的引水隧洞塌方风险评价模型。以珠江三角洲水资源配置工程中东莞分干线单线引水隧洞的9段典型隧洞为研究对象进行评价,结果表明:GS19+590—GS20+050、GS20+050—GS21+340、GS22+226—GS22+553、GS24+911—GS26+035段引水隧洞塌方风险等级为Ⅱ级,属于中度风险;GS21+340—GS22+226、GS22+553—GS23+788、GS23+788—GS24+911、GS26+035—GS27+700、GS27+700—GS28+061段引水隧洞塌方风险等级为Ⅲ级,属于高度风险。评价结果与工程实际情况吻合,验证了该方法在隧洞塌方风险评价中的实用性与有效性。     

空泡噪声的数值研究

空泡噪声是一个非线性动边界的声辐问题，作者针对这个特点，提出了一种新的数值方法-混合边界元法，本文应用混合边界元法对无界流场、自由面或固壁面附近空泡溃灭过程辐射的噪声进行计算，得到了空泡在不同情况下溃灭辐射声音的特征，结果显示混合边界元方法在这类动边界声辐射问题上，能体现出声音传播的延迟效应，体现出液体压缩性对声压峰值的影响，作者认为混合边界法在处理这类动边界声辐射问题上有着很好的应用前景。     

双排桩丁坝在涌潮作用下的内力测试和分析

基于现场测试的成果,利用常数法、m法和编制的有限元程序对实际工况进行计算比较,研究分析了双排桩丁坝在涌潮作用下的受力机理.由于前排桩和后排桩的受荷模式不同、刚度不同,从而桩头弯矩不同.测试结果和理论分析表明,双排桩丁坝的桩体约束条件介于桩头自由和桩头固接之间,常数法和m法的计算都基于桩头完全固接的假设,其计算结果与实际情况相差较大,而有限元法计算假设较少,计算结果与实测值吻合较好.     

PRESSURE CORRECTION METHOD ON UNSTRUCTURED GRIDS

In this paper, an unstructured, collocated finite volume method for solving the Navier-Stokes equations was developed by virtue of auxiliary points. The derivatives were determined by the Gauss theorem. The proposed method could provide control volumes with arbitrary geometry and preserve the second order accuracy even if highly distorted grids are used. Although arbitrary number of cell faces can be used, the hybrid quadrilateral/triangular grids are more desirable for the simplicity of implementation and applications to engineering problems. The pressure-velocity coupling was treated using a SIMPLE-like algorithm. The Generalized Minimum Residual (GMRES) method with the Incomplete LU (ILU) preconditioner was used to solve linear equations. Four test cases were studied for validating the proposed method. In using this method, grid quality is not important. Thus, engineers can pay mostly attention to physical mechanism of problems. Turbulence models can be simply integrated and the method can be straightforwardly extended to treat three-dimensional problems.     

基于数字图像处理的掺气浓度测量研究

通过试验室研究,借助高速数码摄像机,结合面向对象的VC高级编程技术,开发掺气浓度图像分析软件,提出一种自动识别水气二相流中气泡的数字图像处理方法,并进一步给出计算二维、瞬时掺气浓度场的算法。图像处理技术与水气两相流实测研究相结合的尝试和探索,体现了多学科的交叉。研究成果将提高对高速水流掺气机理的认识,为今后进一步深入研究图像处理技术在水流流场特别是高速水气两相流流场测量中的应用打下良好的基础,对提高掺气浓度的测量水平和精度,进而提高水力模型试验水平、满足工程设计要求等都具有较高的学术意义和实用价值。