多孔介质中非均匀流动模式示踪试验与弥散限制聚合分形模拟的应用

通过田间试验研究探讨了土壤水非均匀流动特性及其描述方法。采用染色示踪剂观察了土壤水非均匀流动模式,并采用功率谱分析方法探讨了流动的尺度特性。应用弥 散聚合限制模型(DLA)模拟非均匀流动模式。研究结果表明常耕地和废弃地条件下的非均匀流动的流动模式、染色比例、含水率变化量以及溶液浓度随深度的变化规律明显不同。功率谱分析表明,非均匀流动具有尺度相似性。弥散聚合限制模型中,粒子通过随机移动生成分形结构体,通过改变移动概率和进行结构分层使模型产生的流动形状与实际流动模式一致,说明DLA模型能较好的模拟非均匀流动,同时表明土壤非均匀流动具有分形特征。     

基于分形的运动波尺度本构关系研究

受数据精度、计算目标和计算效率等因素的限制,水文模型往往需要在不同尺度下对水文响应进行模拟与分析.以运动波模型为研究对象,讨论了水文模型尺度响应对空间异质性的感敏性,并提出一种基于分形思想的模型升尺度方法,充分考虑尺度内水位、流速与地形空间异质性的影响,实现了模型尺度与模拟尺度的匹配,有效降低了模型对于尺度的依赖性.     

高性能混凝土本构关系研究

本文主要介绍了高性能混凝土和普通混凝土在无减摩和减摩情况下的本构关系试验比较结果，着重对抗压极限强度，峰值压应变，应力－应变关系，弹性模量，泊松比，初裂应力等进行分析比较。研究表明：高性能混凝土与普通混凝土相比，压缩弹性阶段较长，弹性模量较高，两种混凝土峰值压应变、泊松比较接近，初裂应力都较大；减摩措施降低了这两种混凝土的抗压强度测值，普通混凝土的初裂应力和弹性模量测值，但减摩对高性能混凝土弹模影     

膨胀岩本构关系及其参数研究

为研究膨胀岩的本构关系及其参数,选取南水北调中线工程新乡段泥灰岩和黏土岩 2 种代表性的膨胀岩,进行了三轴饱和固结排水剪切试验。通过邓肯非线性弹性模型,即 E- μ模型与 E-B 模型,对膨胀岩本构关系进行参数计算及曲线拟合对比,评价不同本构模型在膨胀岩本构关系研究中的优劣及适用性;并对新乡膨胀岩提出科学的本构参数推荐值,为该地区膨胀岩渠坡或类似的膨胀岩工程施工设计提供基本依据。     

复合多孔介质流动特征的模型分析

本文针对壁面开槽复合多孔介质强化传热的实验条件，将整个流动区域划分为多孔介质填充区和纵向微槽区两个区域，通过数值计算了这种复合多孔介质结构的流动特性，考察了微槽宽度、深度等有关因素的影响，得到了与实际相一致的结果。     

岩土多重屈服面模型本构关系

提要本文简述了岩土多重屈服面弹塑性模型的基本概念。详细推导了多重屈服面本构关系,以三重屈服面模型为例,推导了三维应力和应变空间本构关系。     

高性能混凝土本构关系研究

本文主要介绍了高性能混凝土和普通混凝土在无减摩和减摩情况下的本构关系试验比较结果，着重对抗压极限强度、峰值压应变、应力 应变关系、弹性模量、泊松比、初裂应力等进行分析比较。研究表明:高性能混凝土与普通混凝土相比，压缩弹性阶段较长，弹性模量较高，两种混凝土峰值压应变、泊松比较接近，初裂应力都较大；减摩措施降低了这两种混凝土的抗压强度测值、普通混凝土的初裂应力和弹性模量测值，但减摩对高性能混凝土弹模影响不大，且提高了高性能混凝土的初裂应力。     

非饱和土本构模型研究综述

综述非饱和土本构模型的研究现状。非饱和土的本构模型有非线性弹性模型、损伤力学模型、广义吸力模型和弹塑性模型。文中重点介绍弹塑性本构模型，已有的试验证实了弹塑性本构模型很好地反映了非饱和土的变形特征。但非饱和土弹性本构模型仍有许多不足之处有待改进     

混凝土细观单元本构关系研究

通过劈裂和剪切试验得到砂浆－骨料复合试件界面的粘结抗拉强度,界面的Ｉ型断裂特征通过 三点弯曲试验得到。并采用改进的Ｊ积分方法,利用试验结果提出了砂浆－骨料界面的拉伸软化曲线 模型。另外,将光纤传感器分别埋置于砂浆中和粘贴在骨料表面,测量单轴受压试验中砂浆、骨料的变 形过程及二者间的相对滑移值,从而建立了砂浆－骨料界面的粘结滑移本构关系曲线。同时,根据试验 及分析结果,提出了砂浆－骨料界面的细观力学本构关系,为数值模拟提供了可靠的分析模型。     

求解非均质多孔介质中随机水流问题的多尺度有限元降基方法

为高效求解地下非均质多孔介质中的随机水流问题,通过构造一组独立于随机参数取样的多尺度有限元降基函数和生成一个降阶多尺度模型,发展了一种多尺度有限元降基方法(RMsBM)。并应用矩阵离散的经验插值方法(MDEIM)仿射分解非仿射的随机参数问题的离散系统以加速降阶模型的在线计算。为评估所提出方法的性能与效率,对随机非均质多孔介质中的饱和水流问题执行了若干数值试验。数值结果表明:所提出的RMsBM通过选择合适的粗网格和最优数目的局部多尺度降基函数,可在维持良好计算精度的同时,显著提高在线计算效率。     

有限差分异质多尺度方法求解非饱和土壤水流问题的计算效率(Ⅰ) :数值方法

应用有限差分异质多尺度方法(FDHMM)求解以van Genuchten-Mualem模型或Gardner-Basha模型为本构关系的Richards方程。Richards方程中的水力参数是非均质的。基于一种"异质"的离散格式,FDHMM在小的代表性的空间区域内求解细尺度问题,这是通过在不同的网格水平上使用不同的差分格式处理原始方程来实现的。在应用FDHMM求解Richards方程时,对于局部微观模型的求解,既考虑Dirichlet边界也考虑周期边界。为了确保所讨论的方法的有效性,在宏观水流通量的估计中运用了一些前人提出的假设和结论。最后,给出了应用FDHMM求解Richards方程宏观演替的离散格式。     

求解非均质多孔介质中非饱和水流问题的一种自适应多尺度有限元方法——Ⅰ数值格式

为了有效地模拟跨越多个尺度的非均质多孔介质中的非饱和水流问题,本文提出一种自适应多尺度有限元方法。该方法能在一个粗尺度网格上精确而有效地获得具有非均质系数的非饱和水流方程的粗尺度解。其基本思路是使用修改的皮卡迭代格式来处理方程中的非线性性和构造一种自适应多尺度基函数来捕捉方程系数中的时空变异性。本文详细地描述了构造这一方法的原理并且给出了一种相应的算法。     

利用表面过剩吸附模型研究低界面张力体系下油水两相渗流

利用表面过剩吸附理论,建立了表面活性剂在油层中的输运及吸附模型,并利用有限差分法将该模型与油水两相质量守恒方程进行了耦合求解。通过与实验结果的验证表明,表面过剩吸附模型的计算结果与实验结果符合地较好。应用此模型可以较好地研究表面活性剂在油层中的分布及其对油水两相渗流的影响。讨论了表面活性剂浓度及用量对活性剂分布及原油采出程度的影响,结果表明,表面活性剂注入浓度的影响与注入体积密切相关。     

多孔介质上浅水流动的数学模型

采用有限元方法,建立了多孔介质上地下渗流和地表径流的数学模型以及相互耦合的数学模型,编制了有限元分析的计算程序,并分别对渗流模型和径流模型进行了验证。给出了实际降雨强度曲线条件下,坡脚的出流过程和入渗率变化过程的模拟结果,计算结果表明,该模型为分析降雨条件下滑坡的稳定性提供了更为精确的水荷载,具有一定的工程实用价值。     

Digital image processing of saturation for two-phase flow in planar porous media model

In this paper, the accuracy of estimating stained non-wetting phase saturation using digital image processing is examined, and a novel post-processing approach for calculating threshold is presented. In order to remove the effect of the background noise of images and to enhance the high-frequency component of the original image, image smoothing and image sharpening methods are introduced. Depending on the correct threshold, the image binarization processing is particularly useful for estimating stained non-wetting phase saturation. Calculated saturation data are compared with the measured saturation data during the two-phase flow experiment in an artificial steel planar porous media model. The results show that the calculated saturation data agree with the measured ones. With the help of an artificial steel planar porous media model, digital image processing is an accurate and simple method for obtaining the stained non-wetting phase saturation.     

凝析气藏考虑高速流动效应的油气渗流动态研究

近期的大量理论和实验研究发现。高速流动导致的毛管数和非达西效应对近井油气相对渗透率有显著影响，而目前仅仅考虑非达西效应无法准确描述油气真实渗流状态。如何准确理解并考虑这两种效应的影响对于凝析气藏渗流动态分析以及生产动态预测有很重要的意义。本文建立了油气两相渗流的定解问题，得到了拟稳态形式的流入动态方程。在三区渗流机理上．首次综合考虑了毛管数和非达西效应对相对渗透率的影响。实例分析揭示了高速流动下油气相对渗透率变化及油气分布状态新特征。对不同流入动态模型的对比分析表明。本文方法较之现有方法更有助于正确预测生产动态。评估气井产能。     

多孔方型人工鱼礁绕流的数值模拟研究

数值模拟得到了5种不同来流速度(0.1 ～0.8 n/s)下的多孔方型人工鱼礁周围的水流场.过礁体中心的铅垂面上速度分布表明:①不同来流速度下,上升流的最大速度和平均速度均分别为来流速度的0.74倍和0.12倍,上升流最大高度均为礁体高度的2.6 ～2.7倍,背涡区的长度和高度均分别为礁体高度的4倍和1.25倍;②在靠近礁体背流面形成水流方向与来流方向相一致的透水区.过礁体中心的水平面上速度分布表明:①不同来流速度下,背涡区的长度和宽度均分别为礁体宽度的4倍和1.8倍;②在鱼礁内部形成水流方向杂乱的旋涡区.本研究还初步比较了多孔方型人工鱼礁绕流与无孔方型人工鱼礁绕流的流场效应异同点.     

Simultaneous one-dimensional water flow and mass transport of conservative solutes in porous media

Three variations of the Galerkin finite element method are used for the numerical solution of the one-dimensional, vertical water flow and mass transport equations in variably saturated porous media. The final result is a system of differential equations with derivatives depending only on time, which are approximated by a relationship leading to a second-order accuracy. Examples of two different soil types (clay loam and sandy) are presented to verify the accuracy of the numerical schemes. In these examples, saltwater is allowed to be infiltrated into the soil profile with different boundary conditions on the soil surface (Neuman or Dirichlet type). In some cases, the infiltration of saltwater is followed immediately by salt-free water.