纯隐格式的混合有限分析法在广雅桥水流数值模拟中的应用

分别建立柳州市柳江河道大范围河段和拟建广雅桥局部范围曲线坐标系下的二维水流数学模型,并采用纯隐格式的混合有限分析法来离散和求解该数学模型,将常用的干湿网格判别标准与冻结法结合起来模拟计算河道中的浅滩。所建立的大范围柳州市柳江河道二维水动力数学模型计算成果一方面用于验证,另一方面为广雅桥局部二维水动力数学模型提供初始和边界条件。结果表明,广雅桥的建设对局部河道的壅水和水流流态存在一定的影响,同时也证实了纯隐格式的混合有限分析法在工程实际应用中的准确性和有效性。     

柳州市柳江河道现有工程的综合壅水影响研究

对柳州市柳江河道主要涉水建筑的综合壅水分析表明,在文惠桥上游河段,由各桥梁工程引起的壅水占主导地位,文惠桥下游河段,由红花水电站引起的回水壅高占主导地位,滨江路改造等工程在文惠桥上游河段对壅水的贡献平均在21.4%左右;最大壅水出现在铁路桥以上河段。     

柳州市柳江河道现有工程的综合壅水影响

采用贴体坐标系下的正交曲线网格,建立了柳州市柳江河道平面二维水流数学模型,用于模拟计算当前河道上桥梁的壅水叠加现象。结果表明,各桥梁的壅水叠加现象显著,最大壅水高度出现在最上游的双冲大桥。通过对柳州市柳江河道主要涉水建筑的综合壅水分析显示,在文惠桥上游河段,由各桥梁工程引起的壅水占主导地位;文惠桥下游河段,由红花水电站引起的回水壅高占主导地位。滨江路改造等工程在文惠桥上游河段对壅水的贡献平均在21.4%左右,最大壅水出现在铁路桥以上河段。     

桥渡壅水对河道水位流场影响二维数值模拟

采用Simple算法建立了一套河道平面二维水流数学模型.针对桥渡壅水问题,提出了两项措施来进行桥墩的概化:①局部地形修正,主要通过增加桥墩所在节点的河底高程来反映桥墩对河道过水面积的压缩效果;②局部糙率修正,主要通过加糙来反映桥墩的阻水作用.通过对工程问题的计算验证其效果,选取赣江神岗山-井冈山拟建的阳明大桥长约7.5 km的河段作为计算河段.地形采用2000年实测河道地形图.计算网格采用边界层坐标系下河道拟贴体正交网格.网格节点数为73×70个,计算结果较好地反映了建桥前后桥墩附近水位流场的变化情况,说明桥墩概化较为合理.     

水流数值模拟在滞洪区中的应用

滞洪区行蓄洪水时,水流形态复杂,传统的一维恒定、非恒定流计算方法将不满足要求,二维非恒定流数学模型能够较为准确地全面模拟计算域内水流的运动、水位的变化过程、冲淤情况等。在介绍二维非恒定数学模型原理的基础上．对崔家桥滞洪区行蓄洪水过程进行了模拟,并结合实际工程项目,对石郑客运专线铁路桥和锦郑成品油管道穿越崔家桥滞洪区的修建工程前后．进行了域内洪水演进、淹没及工程位置处流速状况的计算分析,为防洪评价提供了科学依据。     

斜交桥墩阻水特性数值模拟研究

在桥梁设计中受地形地质、接线等原因影响,桥轴线有时不得不与河道斜交布置,通常情况下桥墩墩轴线与桥轴线垂直布置,受此影响,桥墩墩轴线则与水流流向形成一定夹角α.二维数值模拟研究成果表明,对同尺寸桥墩,α越大则桥墩阻水比随之增大,由此引起的桥墩墩前壅水高度及范围,桥区流速变化幅度及范围、紊流宽度等均相应增大,严重时将直接威...     

二维水流数学模型在码头工程防洪评价中的应用

数学模型是防洪评价的一种重要技术手段。介绍了二维水流数学模型的基本原理以及二维水流数学模型在广西梧州市塘源综合码头防洪评价中的应用实例。结果表明:码头建成后,工程区上游约1.7 km至工程区下游约1.1 km范围内流场发生了变化,但变化幅度较小,在各频率洪水条件下,流速最大增加值与减小值均不超过0.1 m/s,且分布在工程所在位置附近,说明工程对所在河道总体河势稳定影响不大。     

二维水流数学模型在码头工程防洪影响计算分析中的应用

采用二维数学模型计算分析了工程前后河道水动力特性和流场的变化。结果表明:码头建成后对涨、落潮流的阻力较小,高潮位壅高值和低潮位抬高值均不超过0.01 m,水流流态及水流流速分布无明显变化,对防洪影响不大。更多还原     

sigma坐标系下的三维水流数值模拟探讨

建立了基于sigma坐标系下的浅水三维水动力学数学模型,采用混合有限分析解法对其进行离散和求解。分别对近海区域的表面风引起的回流、密度驱动回流和振荡潮波3种典型流态进行了数值模拟试验,并将计算结果与理论分析解进行了对比验证。数值模拟试验准确地模拟了3种典型流态的流速和水位分布,证实了所建立的数学模型和求解方法的可行性和有效性,为研究更为复杂的近海水动力学流态提供了一个有效的方法和工具。     

混流式水轮机转轮强度的样条有限元求解

采用样条有限元的计算方法对混流式水轮机转轮的强度计算求解作了有益的尝试。计算中首先划分了转轮叶片计算网格， 然后用样条有限元按计算网格对叶片的应力和变形进行计算， 并与文献 ［３］ 的计算结果进行了分析比较。通过实例计算与比较表明， 采用的方法更简明， 计算效率、精度较高， 计算结果也更为合理， 可用于实际工程。这种方法为混流式水轮机转轮强度计算的求解探索了一条新途径。     

多尺度有限元法在地下水模拟中的应用

本文详细介绍了多尺度有限元法的基本原理，并将其应用于非均质多孔介质中的流动问题，对水文地质参数按函数连续变化、渐变和突变3种非均质多孔介质中的二维地下水稳定流、非稳定流分别用多尺度有限元法和传统有限元法进行了计算。计算结果的对比表明，多尺度有限元法比传统有限元法有效，既节省计算量又有较高的精度。     

Nonlinear simulation of arch dam cracking with mixed finite element method

This paper proposes a new, simple and efficient method for nonlinear simulation of arch dam cracking from the construction period to the operation period, which takes into account the arch dam construction process and temperature loads. In the calculation mesh, the contact surface of pair nodes is located at places on the arch dam where cracking is possible. A new effective iterative method, the mixed finite element method for friction-contact problems, is improved and used for nonlinear simulation of the cracking process. The forces acting on the structure are divided into two parts： external forces and contact forces. The displacement of the structure is chosen as the basic variable and the nodal contact force in the possible contact region of the local coordinate system is chosen as the iterative variable, so that the nonlinear iterative process is only limited within the possible contact surface and is much more economical. This method was used to simulate the cracking process of the Shuanghe Arch Dam in Southwest China. In order to prove the validity and accuracy of this method and to study the effect of thermal stress on arch dam cracking, three schemes were designed for calculation. Numerical results agree with actual measured data, proving that it is feasible to use this method to simulate the entire process of nonlinear arch dam cracking.     

桥墩群对河道水流影响的三维数值分析

该文采用具有自由水面和河床切应力计算的三维数学模型分析了桥墩群对河道水流的影响。计算利用标准的k-ε紊流模型求解N-S方程得到三维流场,通过对运动方程的垂向平均积分得到求解水位的泊松方程,将该模型应用到不同收缩比条件下桥墩的绕流壅水计算,结果与物理试验值拟合较好。在实际应用中,模型比较了凉水河北京南站段桥墩群修建前后河道水位和三维流场的变化情况,分析了桥墩群对河道三维水流与水位的影响,为该段河道的整治以及规划设计提供参考。     

稳定渗流的有限元计算新方法

用混合有限元方法分析了地下水稳定渗流，导出了具体计算公式，并进行模型试算，计算结果与解析解比较表明，该方法在局部区域上质量是守恒的，计算出来的地下水的水头和达西流速精度较高。     

桥墩群体绕流的复变函数理论解

桥墩群体绕流的复变函数理论解给出了在平面无旋流动条件下,多个桥墩绕流的理论解,从而将经典流体力学的桥墩绕流的理论解由单个推广到了多个.采用该理论解,通过试算得出了桥墩横断面的理论曲线,可根据预定的墩间流速进行多个桥墩绕流时的横断面设计,合理地确定桥墩间距,并可给出墩间二维流场理论解.按势流处理,水流流过该理论解给出的桥墩横断面时是无分离的,虽与实际情形有所出入,但具有理论基础,因此可供桥梁工程规划、设计参考引用.     

三维水流数值模拟研究进展

扼要地介绍了三维水流数值模拟研究的进展，归纳了常见的数值离散方法，给出了数值计算中常见问题的处理方法，指出了数值模拟成果可视化的必要。     

Membrane finite element method for simulating fluid flow in porous medium

A new membrane finite element method for modeling fluid flow in a porous medium is presented in order to quickly and accurately simulate the geo-membrane fabric used in civil engineering. It is based on discontinuous finite element theory, and can be easily coupled with the normal Galerkin finite element method. Based on the saturated seepage equation, the element coefficient matrix of the membrane element method is derived, and a geometric transform relation for the membrane element between a global coordinate system and a local coordinate system is obtained. A method for the determination of the fluid flux conductivity of the membrane element is presented. This method provides a basis for determining discontinuous parameters in discontinuous finite element theory. An anti-seepage problem regarding the foundation of a building is analyzed by coupling the membrane finite element method with the normal Galerkin finite element method. The analysis results demonstrate the utility and superiority of the membrane finite element method in fluid flow analysis of a porous medium.     

天然连续弯道中水流运动的三维数值模拟

为了研究天然河道中水流运动规律和河床演变及泥沙冲淤,建立了适体坐标下修正的紊流水流数学模 型. 采用有限体积法离散控制方程,并运用SIMPLEC 算法计算了黄河沙坡头河段连续弯道的三维水流流场,通 过实测资料对计算结果进行了对比分析. 结果表明,模型计算值与实测值吻合较好,反映了天然连续弯道水流 的基本特性,即水面的水质点向凹岸运动, 而近底的水质点向凸岸运动. 说明该模型可以用于模拟天然连续弯 道的水流运动.