多级陡坡消力池内流场的数值模拟研究

为优化多级陡坡消力池设计尺寸,本文采用k-ε双方程模型结合VOF模型的数值模拟方法,对多级陡坡消力池内部水流进行三维水气两相流数值模拟.通过模拟校核工况下多级陡坡消力池流场,得到了模型内部水气两相流云图及流速矢量云图,经分析得出多级陡坡消力池第一二级池深、第三级池长有待优化的结论.本研究成果为优化多级陡坡消力池尺寸提供...     

基于DEM的碎屑流运动特性数值模拟

采用颗粒离散元法建立了碎屑流三维数值模型,分别从整体和局部对碎屑流运动特性进行深入分析。结果表明:碎屑流的运动过程可分为启动加速、高速滑动和减速堆积3个阶段;边坡底面平整时,堆积体中大颗粒堆积在表面,而细小颗粒位于中下部位;碎屑流运动速度和能量损失受颗粒间的接触碰撞影响大;碎屑流不同部位运动速度最大值相同,达到速度峰值的时间与颗粒的初始水平位置有关,与深度无关;堆积体分区明显,堆积体中的颗粒按初始水平位置依次排布;坡脚位置堆积深度最大,往两侧逐渐减小;碎屑流在运动初期和末期横向运动明显,扩大了灾害影响范围。     

洞塞间距对多级洞塞消能影响的数值模拟研究

对于多级洞塞泄洪洞而言,上下级洞塞之间的合理间距影响到洞塞消能能力的发挥,因此有必要研究多级洞塞中上下级洞塞之间的合理间距。采用数值模拟手段,研究了上下级洞塞之间的间距问题。研究结果表明,当孔径比在0.4～0.8范围内,只要上下级洞塞之间的间距达到5.7D以上,各级洞塞均能充分发挥各自的消能能力。研究结果可为多级洞塞设计提供参考。     

碾压混凝土层间拉伸破坏过程的数值模拟研究

碾压混凝土软弱层的破坏是高碾压混凝土坝稳定性的一个重要问题。应用材料破坏全过程分析的软件系统MFPA2D,充分考虑了碾压混凝土的非均质性的细观结构特征,模拟再现了三种层面处理方式的软弱层的拉伸破坏过程,确定了裂缝的起裂荷载,计算得到了三种碾压混凝土紧凑拉伸试件裂缝的起裂断裂韧度和失稳断裂韧度。研究表明,在所讨论的三种软弱层的处理方式中,最为有效的是下层混凝土终凝后对层面进行凿毛（冲毛）处理;其次是下层混凝土初凝后终凝前,对层面进行铺水泥粉煤灰砂浆的处理;最不好的是下层混凝土初凝后终凝前,在层面上直接铺筑上层混凝土,在施工中要避免这种情况的发生。据此提出了在施工中要尽量避免或减少对下层混凝土层面的过多扰动的建议。     

施工过程中导流洞涌水量数值模拟反演分析

文中参照坝址区左岸工程地质条件建立了该导流洞的数值分析模型,利用UDEC对开挖过程中导流洞的涌水量进行计算分析。计算结果显示:当导流洞开挖至渗透性良好的岩体时,涌水量较大,其中断层处涌水量会发生突增。通过对开挖条件对比分析,当未考虑施工过程时,模拟结果比施工进行时洞室内涌水量低。     

土石坝溃决过程数值模拟研究进

土石坝的溃决将对淹没区的人民生命财产带来巨大灾难,因此土石坝溃决过程的研究对溃坝致灾后果的评价具有重要意义。首先对大坝的溃决原因进行了分析,并依据常用的土石坝溃决数学模型的分类标准,着重介绍了土石坝溃决参数模型、土石坝溃决过程简化模型和土石坝溃决过程精细化模型的研究进展,对现有成果的优缺点进行了分析总结,并对今后研究的重点提出了相关建议。     

滑坡-碎屑流冲切铲刮效应的颗粒离散元模拟

滑坡-碎屑流运动沿程冲切铲刮作用对滑坡运动性态(如速度、体积、物质组成等)具有重要影响,如何更好的进行模拟是滑坡动力过程分析的重要技术难题。在室内滑坡-碎屑流物理模型试验的基础上,采用三维颗粒流程序(PFC3D)对滑坡-碎屑流运动过程中对松散基底物质的冲切铲刮效应进行数值模拟,重点分析滑坡方量和滑落高度、基底厚度和强度以及地形坡度等因素的影响。结果表明:随着滑坡方量与滑落高度的增大,铲刮能量增加、铲刮作用时间延长,从而增强了铲刮效应;基底厚度的减小与地形坡度的增加均会引起基底物质稳定性降低,从而在同等条件下更易于被冲切铲刮;颗粒离散元方法是滑坡运动模拟分析的一种有效手段,模拟结果对于更好的理解滑坡运动冲切铲刮效应具有重要意义。     

风暴作用下河口动力过程数值模拟研究进展

回顾了国内外风暴潮作用下河口动力过程数值模拟研究的进展,包括河口动力要素(水位、潮流、波浪、径流、温盐等)对风暴的响应,并根据目前数值模拟技术中存在的不足,讨论了进一步研究的方向和发展趋势。     

混凝土防渗墙温度应力数值模拟研究

文中基于北方某尾矿库回收水工程,通过对防渗墙采用刚性混凝土和塑性混凝土两种材料情况下的温度应力进行数值模拟计算,探讨了北方寒冷地区混凝土防渗墙温度应力在墙体的分布情况及对墙体结构的影响,提高了工程运用安全性,工程取得了预期效果,可为类似工程提供借鉴。     

火电厂冷却水系统水力过渡 过程数值模拟

根据火电厂冷却水系统在循环水泵正常启、停泵或事故停泵等工况下,管路系统的驼峰点可能会出现水柱分离、汽化等复杂的水力过渡过程现象,本文结合工程实例进行了火电厂冷却水系统水力过渡过程研究,对虹吸井的断面面积与布置位置、空气阀的进排气口口径以及水泵出口液控蝶阀的关闭程序进行了比较分析,提出了较为合理可行的水锤防护措施以便优化工程设计。     

刚性桥面铺装层的数值模拟分析

近年来随着交通量的持续增加,越来越多的刚性桥面铺装层发生了提早破坏。桥面铺装层的提早破坏不仅妨碍了交通安全,影响了桥梁美观性,也造成了重大的经济损失。在运用abaqus软件模拟分析刚性桥面铺装层受力状况的基础上,应用模拟分析的数据,得出刚性铺装层跨中易压碎,两侧易拉裂等结论。     

波浪冲击过程的湍流数值模拟

本文通过无反射数值波浪水槽研究了周期波浪对浪溅区结构物的冲击作用，控制方程为雷诺时均方程，采用ｋ－ε紊流模型及在近壁区应用壁函数。建立了适合ＶＯＦ方法的水体与结构物接触与分离的数值边界条件及动量方程的对流项采用了三阶迎风差分格式以消除数值粘性的影响。通过数模得到了波浪对位于浪溅区结构物底面的波浪冲击压力幅值及沿底面分布的定量结果，讨论了不同结构物尺度及距静水面高度对冲击压力沿建筑物底面分布的影响，     

基于过渡过程数值模拟的引水系统方案比选

调压室的设置位置是水电站引水系统设计的重点内容,不仅关系到工程造价,而且会对电站过渡过程调节保证参数产生影响。基于水力过渡过程的数学模型,对某电站引水系统三种布置方案进行了数值模拟,结果表明:在引水系统不是很长的情况下,适当增大引水隧洞以及压力管道的直径来改善调节保证参数是可行的;调压室越趋近于临界位置,对调节保证参数越有利,但调压室涌浪会有所增加。     

冷喷涂自由射流过程的数值模拟

在冷喷涂技术研究中，喷管内部及出口后的超音速射流流场直接影响喷涂效果，所以对该流场研究十分重要。通过建立二维数学模型，对超音速气-固两相流进行数值模拟。得到气体压力的分布，不同直径的颗粒在流场中速度、温度变化曲线，以及颗粒的存在对流场的影响。结果表明，颗粒直径在0.1～100μm范围内．粒径的变化对流场的影响较小。在简化模拟中，可以不予考虑。     

苏丹麦罗维水库淤积过程的数值模拟

输沙河流上大型水库的水库淤积是个关键问题,需要进行深入研究。讨论了尼罗河苏丹河段上麦罗维水库淤积过程的数值模拟结果。泥沙研究的主要目的是设计一个维护成本低的可持续性工程,以确定泥沙淤积的纵向分布,了解回水区三角洲的形成,并描述水库边界。     

混凝土重力坝施工过程温度场数值模拟研究

碾压混凝土坝优点众多,但大体积混凝土水化热控制措施一直备受关注,对大坝施工期进行温度模拟显得十分重要.文章以碾压混凝土重力坝为研究对象,结合三维有限元温度场原理和施工仿真的热-应力耦合模块,模拟坝体混凝土分层浇筑、浇筑厚度、入仓温度等不同影响因素下的施工期温度场应力分布规律.计算成果可为坝体的设计施工提供一定的指导价值...     

模型轴流式水轮机飞逸过程三维CFD数值模拟

水轮机飞逸参数的准确计算直接影响水轮发电机组的造价与安全,是水电工程设计的重要内容之一。针对现有数值解法在水轮机飞逸过程计算中,计算精度较低,无法直观反映流场内特性,本文建立了一种非稳态过程三维CFD数值模拟方法,并以某模型轴流式水轮机飞逸过程为例,进行了三维数值湍流计算,获得了模型机组到达最大转速时所需时间、最大飞逸转速值、飞逸过程内特性流场演变规律以及转速、流量、力矩与测点静压随时间变化的曲线。对上述计算结果进行分析比较可知,计算所得最大飞逸转速与试验值非常接近,误差在1.5%以内;所得力矩及流量等外特性参数变化过程均符合高比转速水轮机理论特性;当转速增大到某一数值之后,尾水管水力稳定性急剧恶化是引起机组振动的主因。     

土体与混凝土结构相互作用的数值模拟

土体和工程建筑物相互作用的计算研究与材料非线性特性的模拟，以及土和结构分界面的物理过程（滑动、断裂）的模拟有着密切关系。“土－建筑物”系统的计算因土和建筑物间分界面条件的差异而复杂化。正如理论和试验研究分析所表明的，沿土和建筑物界面的滑动是在界面的切向应力值没有达到土的抗剪强度极限原情况下发生的。     

蜿蜒河流横向摆动及河谷地形沉积过程数值模拟

基于河弯水流运动的线性理论以及河谷地形沉积的概念模型建立了蜿蜒河流横向摆动及地形沉积过程耦合数学模型,模型中对传统的河岸侵蚀模式的线性理论进行改进,建立了非线性的河岸侵蚀模型.实际应用表明,模型能够较好地模拟河流大尺度的演变过程以及地形沉积发展的过程.