浅水波的位移法求解

浅水波的速度分布与水深无关,位移也与水深无关,相当于杆件的刚性横截面假定。文中采用物质坐标,用水平位移作为基本未知量,将浅水波分析按固体力学中杆件非线性大位移问题处理。于是,分析力学的变分原理都可运用了。可采用正则变换,近似解的保辛积分等有效手段进行数值求解。以三峡升船机船厢中水波为例的计算,说明所论方法的有效性。     

变深区浅水波的绕,折射计算

本文首先开发了基于射线理论的浅水波计算程序，提出了解决射线相交的方法。应用非线性长波方程，以波浪对圆柱体（岛）和海凹的绕、折射以及对坡岸的斜向入射为例进行了计算，其中在变深开边界处利用射线理论结果为给定入射波，获得了与实际观测相吻合的结果。     

有限元位移法设计施工结构

有限元法应用于施工结构的设计．由于简便迅速得出的公式和计算程序比力法简单，具有易于实现计算自动化的优点，得到广泛应用。本文以施工结构中常用的桁架设计为例．讨论有限元位移法的基本分析方法．推导出便于施工结构设计的公式。为了适应电算的特点，在理论推导中采用矩阵方法。矩阵方法使推导过程书写简明，各种情况可以统一处理，便于使计算过程程序化。     

有限元位移法设计施工结构

有限元法应用于施工结构的设计，由于简便迅速得出的公式和计算程序比力法简单，具有易于实现计算自动化的优点，得到广泛应用。本文以施工结构中常用的桁架设计为例，讨论有限元位移法的基本分析方法，推导出便于施工结构设计的公式。为了适应电算的特点，在理论推导中采用矩阵方法。矩阵方法使推导过程书写简明，各种情况可以统一处理，便于使计算过程程序化。     

基于埋置梁广义位移法的桩基拱式渡槽受力分析

桩基拱式渡槽包含梁柱与块体结构,采用有限元分析时应分别采用梁单元与等参单元离散,存在梁单元与等参单元之间转角位移协调问题。从梁单元节点作为主节点的广义位移公式出发,建立了梁单元节点作为从节点时其转动位移与所埋置等参单元节点位移之间的埋置梁广义位移表达式。通过设置不同的网格尺寸和单元刚度,研究了梁单元与等参单元之间采用主从或从主广义位移模式对桩基上拱式渡槽结构分析的适用性,并将分析结论应用于某拱式渡槽的受力分析。研究结果表明,在保证计算精度的前提下,埋置梁广义位移法有效提高了计算效率,可用于梁板柱与块体结构的相互作用分析。     

拱坝非线性开裂分析的分载位移法

通过对拱坝非线性开裂问题的研究提出了拱坝非线性分载位移法的计算模型，推导了非线性状态下，拱坝截面内力与曲率关系的公式。确定了拱坝开裂分析中混凝土破坏条件。拱坝非线性开裂的分载位移法可用于拱坝非线性静动力分析、超载分析和开裂问题研究，可模拟坝的破坏过程。根据本文公式，模型编制的程序已用于拉西瓦水电站拱坝、小湾水电站拱坝的非线性开裂分析和超载分析，实践表明，该方法正确，成果合理，可用于解决实际工程问题     

提高视准线法观测大坝水平位移的精度

大坝水平位移观测是外部观测的主要内容之一.目前我国直线型坝坝顶水平位移观测大都采用视准线法.观测成果的质量,直接关系到能否如实反映坝体变化的客观实际,若精度不高,反映不出坝体变化的实际情况,甚至会得到错误的结论.在资料分析中,由于观测结果误差过大,有时不得不舍弃许多观测值,对分析也带来不少麻烦.目前,影响视准线法观测大坝水平位移精度的主要问题首先是观测系统不尽合理:如有的观测系统不能满足多种观测方法的要求;有的则为了保证通行条件而将位移点设在坝面上;有的缺少基点稳定性的检查条件;甚至有的大坝,在运行多年后,     

基于位移突变判据的强度折减法边坡稳定分析

通过对有限元强度折减法失稳判据的探讨得出,相对于塑性应变贯通和不收敛判据,位移突变判据更符合边坡失稳机理,提出了基于三点位移突变判据为主,结合位移云图及塑性变形综合判定边坡稳定性的有限元强度折减法。确定了位移突变标准的两个关键点,并指出参考的位移比值应取"纯"滑坡位移比值,该值越大,边坡滑动幅度越大,边坡向危险滑动状态变化。     

位移增量法反分析边坡结构面参数

利用前期原型监测数据,快速反分析边坡岩体力学参数,对优化设计意义重大.运用基于均匀设计的位移增量反分析法对边坡结构面参数进行反分析,并对优化设计提出了建议,得到了良好效果.     

求解浅水流动的分步有限元方法

本文将分步有限元的计算方法引入到浅水方程组的求解中。该方法起源于Taylor-Ga!erkin(T-G)方法，但数值稳定性优于T-G法并具有三阶精度。由于计算中没有引入高阶的空间导数项，实现起来比Taylor-Galerkin方法简单，适用于非线性和多维问题的求解。计算模型中包含了零方程和双方程的紊流模型，可以根据需要选择。文中详细介绍了初始和边界条件的取法，并通过五个算例验证了计算模型的可靠性。     

浅水域中两船交错运行时的非定常波浪干涉

本文以Green-Naghdi（G-N）方程为基础,采用波动方程／有限元法计算两艘船舶在浅水域交错运动时的非定常波浪干涉特性。把运动船舶对水面的扰动作为移动压强直接包含在Green—Naghdi方程里,以描述运动船体和水面的相互作用。本文以S60 CB=0．6船为算例,给出在两艘船交错运动时,自由面波高,波浪阻力及横向力的变化特征。计算结果发现,当两艘船船首接近时,波浪阻力增加。接着,两艘船船身相向平行航行时,阻力减少。两艘船船尾相遇时,波浪阻力又增加。最后随着两船的远离,波浪阻力趋于正常。两船之间的侧向力呈现相似的变化规律。两船先承受横向排斥力,接着相互吸引,尔后又排斥。最后两船远离,横向力消失。计算结果表明,在两船间距较小和船速较大时,两船间的吸引力相当显著,应该予以充分重视。     

非结构网格浅水方程隐式解法

基于非结构网格模拟河道复杂边界的研究域,应用算子分裂法剖分浅水方程,采用有限体积法离散,建立隐式格式的通量计算,构造一种模拟二维水流运动的隐式算法。该方法具有计算稳定的特点,并应用于长江南京段分汊河道的流场模拟,计算结果与实测结果吻合良好,验证了算法的可行性和有效性。     

波浪在平缓岸滩上爬坡的有限差分格子Boltzmann模拟

应用有限差分格子Boltzmann方法模拟平缓岸滩上波浪爬坡过程,计算结果和半解析解以及其它数值模型模拟结果吻合.通过和标准格子Boltzmann模型计算结果比较,发现在格子Boltzmann方法的基础上采用高精度有限差分格式离散方程取较大的空间和时间步长就可以得到稳定的计算结果,节省计算时间,可以用于模拟大范围波浪爬坡现象.     

浅水流动有限元分析及其高分辨率格式

 建立了一种高分辨率格式的有限元法,并在此基础上对二维浅水流动的间断问题进行了数值 模拟。该有限元格式同传统的有限元法相比,既具有较高的离散精度,同时又能避免间断 附近的高频振荡和对流占优造成的虚假振荡。文中算例给出的以浅水方程作为控制方程的溃 坝流动的模拟结果同高分辨率格式的有限体积法、有限差分法的模拟结果吻合较好,表明 文中的格式是可靠有效的。     

考虑底摩阻损耗的波浪传播与衰减计算的边界元法

边界元法在势流计算中具有使问题降低一维的优点。为了将边界元法与基于粘性流体理论的底部波能损耗结合起来,本文采用一种包含底摩阻系数的底部边界条件,可以在考虑底摩阻损耗的情况下计算极平缓岸坡上波浪的传播与衰减。数值结果得到了物模实验数据的验证。     

应用多重尺度法推导浅水波方程和悬沙扩散方程

根据潮流、波浪及湍流运动尺度不同的特点，引入奇异摄动理论中的多重尺度法，应用导数展开法分离Navier-Stokes方程和质量传输方程，导出了波浪作用下的浅水环流方程、潮位和潮流作用下的浅水波方程及波流联合作用下的悬水扩散方程，用数学方法解释了潮流波浪的相互作用和影响。并与雷诺方程进行了比较。为研究海岸动力因素运动规律和诸动力因素与海岸相互作用奠定了理论基础。     

Application of CLEAR-VOF method to wave and flow simulations

A two-dimensional numerical model based on the Navier-Stokes equations and computational Lagrangian-Eulerian advection remap-volume of fluid (CLEAR-VOF) method was developed to simulate wave and flow problems. The Navier-Stokes equations were discretized with a three-step finite element method that has a third-order accuracy. In the CLEAR-VOF method, the VOF function F was calculated in the Lagrangian manner and allowed the complicated free surface to be accurately captured. The propagation of regular waves and solitary waves over a flat bottom, and shoaling and breaking of solitary waves on two different slopes were simulated with this model, and the numerical results agreed with experimental data and theoretical solutions. A benchmark test of dam-collapse flow was also simulated with an unstructured mesh, and the capability of the present model for wave and flow simulations with unstructured meshes, was verified. The results show that the model is effective for numerical simulation of wave and flow problems with both structured and unstructured meshes.     

移动边界浅水问题的数值研究

移动边界问题是水力计算中难点之一 ,本文用拉格朗日坐标系来描述浅水方程 ,并用二阶Godunov算法求解有移动边界的浅水问题的数值解。在拉格朗日坐标系下 ,移动边界条件十分容易处理 ,数值计算结果表明 ,该方法十分有效