白石水库渗流场有限元分析

针对白石水库土坝的复杂渗流条件编制了有限元程序。对自由面的求解，在计算中提出了弃单元法算法，计算表明收敛快，和电拟结果对比显示该算法精度高，对计算无压渗流有通用性。用有限元方法对渗流量进行了计算。分析了实测水位和理论计算水位有较大差别的原因并提出相应的渗流稳定措施。此外，对大坝在库水位骤降情况下的稳定进行了分析。     

心墙土石坝渗流场的无单元法模拟

在心墙土石坝渗流场分析中,经常会遇到浸润线发生在渗透性差别较大的心墙和堆石体之间,这种因两种介质渗透系数差别较大而形成的渗流场采用传统的有限元方法难以较好的解决。为此将无单元法应用于心墙土石坝工程的渗流分析中,提出了心墙土石坝渗流场的无单元法的解决方案,并采用IDL语言编制了可视化的二维无单元法计算软件LIDAREFM。利用该软件计算分析了心墙和堆石体渗透系数不同比值的渗流场分布。研究结果表明,当堆石体渗透系数与心墙渗透系数比值小于103数量级时,可以直接进行计算;而超过103数量级以上,需在粘土心墙和堆石体之间依次设置接触面区域和过渡区域,且接触面区域的渗透系数必须采用空间渗透张量,否则将出现错误的结果或迭代不收敛问题。     

复杂裂隙岩体天然渗流场反演分析

水电工程地形地质条件复杂,岩体中常发育有多组节理裂隙,由此造成岩体渗透特性在空间上呈现明显的分区、分带和各向异性的特征。基于大岗山水电站厂房和坝址区地形地质条件和岩体五组主要节理裂隙发育特性,建立三维有限元计算模型,采用二次规划反演法、裂隙岩体渗透张量分析法和自由面计算固定网格法进行分析,利用计算水位与钻孔实测水位的对比,反演出厂房和坝址区天然渗流场,确定了渗透参数和边界条件,为其他工况渗流场分析计算和渗控措施优化提供了基础参数和依据。     

复杂地形尾矿库三维渗流场的数值模拟

采用有限元对复杂地形的尾矿库渗流场进行数值模拟分析时,提出了三维数值模型概化的新方法：将地形剖面上的主要控制点拟合成曲线,然后再将曲线拟合成曲面,最后由曲面生成概化的三维数值模型。在此基础上进行了某尾矿库的三维渗流场计算,计算结果与该尾矿库的实测资料吻合良好,表明了模型概化的合理性。     

二维有自由面渗流分析的有限元并行计算

建立了一个基于MPI消息传递的微机机群系统,进行了有自由面渗流的有限元并行分析。通过预处理共轭梯度法和逐个单元法技术的结合来求解方程组,采用前后处理的并行、负载均衡等技术,改善了程序性能。通过对土坝渗流进行并行数值模拟验证了模型的正确性和有效性。加速比、计算效率和可扩放性的测定表明,该模型对大型问题能够减少存储空间,提高运算速度,具有良好的可扩放性,有能力对大型工程,特别是土坝的渗流问题进行快速精确的模拟。     

不同降雨强度下岩体边坡的渗流场分析

降雨入渗主要是通过改变岩体边坡非饱和区渗流场引发边坡发生滑坡的,而不同降雨强度下的入渗又是降雨入渗的特例。本文针对裂隙程度比较大的岩体,把边坡岩体等效成连续介质,借鉴降雨入渗的分析方法,建立了不同降雨强度下的入渗分析数学模型并编制了相应的有限元计算程序。最后,通过算例分析了不同降雨强度下入渗过程中暂态饱和区的形成、发展以及暂态水压力分布、变化。     

应用结合方法求解三维胸腔电流场逆问题

提出了一种应用结合有限元和边界元的方法求解三维胸腔电流场逆问题。推导了描述人类心电场的有限元模型和边界元模型,以及两者结合的形式,并在一个包含各向异性导电性肌肉层的三维人体胸腔模型下进行了心电场逆问题计算。建立了一个包括人体骨骼肌准确的纤维方向的人体胸模型,重建了心外膜电位。     

单元级别并行有限元法求解工程涡流场的关键问题研究

单元级别并行有限元方法(EBE-PFEM)目前尚未在工程涡流场求解中得到应用。由于含有不同导电媒质的工程涡流问题经有限元离散化得到的方程组呈现病态性质,给EBE-PFEM这一有效方法的应用造成了困难。本文从数学模型选择与算法实施两方面出发对此提出了解决方案。将修正矢量磁位法及二阶矢量位法应用于涡流问题的数学模型中,能够简化问题的数学模型并改善涡流场离散化方程组的性质;而采用EBE-PFEM法求解该方程组,可以解决工程涡流场分析的存储规模庞大、求解困难的问题。文中并给出了EBE-PFEM法在GPU(图形处理单元)上的实现过程。     

三维有限元法求解无轴承开关磁阻电机电感

以一台12/8结构的无轴承开关磁阻电机为研究对象,选用不同未知量作为自由度,分别采用双标量磁位法、矢量磁位法和棱边有限元法对电机进行建模及计算,分析端部效应对电机磁场特性的影响;利用增强型能量增量法计算电机主、悬浮绕组的静态电感,研究无轴承开关磁阻电机的电感特性.通过与电感二维计算值和测量值的比较得到:无轴承开关磁阻电机端部效应严重,在不对齐位置处2D计算误差较大;棱边有限元法相对于另两种三维方法在求解高度非线性磁场问题时具有较高的计算精确度.     

ADINA软件在土石坝渗流场计算中的应用

根据基本方程及定解条件的比较分析，将ADINA软件的温度场模块分析功能应用于渗流场的分析，并采用死活单元技术，通过迭代算法计算自由水面位置（浸润线），解决了实际工程观音岩心墙土石坝渗流稳定问题的求解。该方法可以解决复杂边界、多种介质的渗流问题，为实际工程设计应用提供强有力的途径。     

动态模型在土石坝长期渗流稳定性分析中的研究

本文建立了土石坝动态的统计回归模型。动态模型的统计参数是随时间变化的时变参数,参数的变化反映了大坝的渗流变化趋势。通过分析动态模型的参数变化趋势,可分析大坝长期渗流下是否趋于稳定。文中以实例介绍了如何进行渗流稳定分析,计算结果表明动态模型明显优于静态统计分析方法。同时以大坝综合渗透率是否随时间增大为标准,提出了监控大坝渗流稳定的临界水位,对实际运行监控有一定意义。     

多股水平淹没射流水垫塘流场数值模拟

水垫塘三维流场的研究是深入研究消能机理的基础 ,多股水平淹没射流水垫塘作为一种新的消力池型式 ,其水垫塘内水流流态特征是研究者最为关心的问题之一 ,本文对向家坝多股水平淹没射流水垫塘的三维流场进行了数值模拟 ,将计算的消力池底板压强及流速与实测结果进行了对比 ,计算值与实测值吻合较好 ,计算的消力池内三维流场与实验中观察到的流态及理论分析结果吻合很好 ,结合流场特性分析了试验和计算中发现的中孔射流冲击点比表孔射流冲击点更远的原因 ,分析了中孔之间不存在稳定的、明显的、贯穿的“马蹄涡”及其原因。     

电流互感器三维磁场分析与互感计算

用三维有限元方法分析计算了几类电流互感器的三维磁场和互感系数.采用有限元商用软件包Ansoft,基于能量摄动法计算得到罗氏线圈、含线性铁心电流互感器以及含非线性铁心电流互感器在不同参数下的互感系数,并进一步分析得到其变化规律.该方法简单易行,可用于计算规则、不规则形状电流互感器电感参数.对于圆形和矩形罗氏线圈,有限元法...     

电缆温度场的有限元分析

针对地下电缆结构和敷设过程中影响地下电缆输送能力的问题,应采取有效的方法对电缆的载流量和温度场进行准确分析计算.根据传热学原理,提出用有限元方法分析给定电缆负荷载流量和地下电缆温度场分布较为适宜.将该方法与IEC标准进行对比,完全符合要求.     

葛洲坝下游中华鲟产卵场三维流场的数值模拟

将水动力学N-S方程、k-ε紊流数值模型与计算水气两相流的方法VOF相结合,采用控制体积法离散计算区域,建立了葛洲坝下游中华鲟产卵场的三维流场模拟模型。运用该模型模拟了二种不同进口边界条件下葛洲坝下游不足5km江段的三维水流特征。结合中华鲟的生态水力学特性,分析了中华鲟产卵繁殖的流场特性。可从某一方面为三峡水库优化调度提供理论依据和技术参数。