基于数值流形元法的异步强度折减边坡稳定性分析

鉴于传统强度折减法中强度参数c、φ采用同一折减系数进行分析时无法反映不同强度参数的安全储备,同时考虑到数值流形元法具有很好的处理连续与非连续问题的优势,基于数值流形元法并结合异步强度折减法,采用位移突变和位移变化最大曲率判别准则编制相关数值流形分析程序,实现异步强度折减模拟边坡的失稳过程,并应用于边坡实例分析中。结果表明,边坡安全系数与折减系数比值之间存在相关性,随着折减系数比值K的增大,粘聚力c对应的安全系数Fc逐渐减小,而内摩擦角φ对应的安全系数Fφ逐渐增大。可见在数值流形元中考虑岩土体材料破坏过程的异步强度折减法能有效模拟边坡的失稳过程。     

基于数值流形方法的地下厂房顶拱喷混凝土开裂成因机制分析

喷混凝土是地下洞室围岩的重要初期支护结构之一。针对丰宁抽水蓄能电站地下洞室的顶拱喷混凝土开裂问题,本文在围岩地质条件和监测数据分析的基础上,采用适于岩石不连续变形问题分析的数值流形方法,对喷混凝土的开裂成因机制进行了研究。首先,基于地质条件和监测数据分析,发现地下洞室顶拱喷混凝土开裂较严重的区域,主要集中在表层围岩变形较大区域,并从荷载效应和围岩变形特性角度,定性分析了喷混凝土开裂原因。其次,在数值流形法中引入节理单元的本构关系,实现了连续体的粘结-开裂过程的模拟。最后,将所提数值方法应用于顶拱喷混凝土开裂的定量分析。计算结果表明,围岩不连续变形将导致喷混凝土承担的弯曲荷载增大,并在荷载值达到喷混凝土的承载极限时发生开裂,进而揭示了岩体结构控制型地下洞室的顶拱喷混凝土层的开裂机理。     

基于数值流形方法的水库岩体边坡稳定分析

利用数值流形方法可以模拟边坡大变形和连续—非连续变形的特点,分析了某一水库岩体边坡在库水位骤降时的变形规律,提出了利用边坡位移确定岩体滑动面内摩擦角的方法。利用传统安全系数的概念,考虑库水位骤降时的地下水渗透压力的作用,对该水库边坡的稳定性进行分析和评价。     

基于NMM-DDA的直剪试验数值模拟

为解决土体剪切试验数值模拟较困难的问题,基于数值流形法(NMM)和不连续分析法(DDA)耦合算法(NMM-DDA)的计算特点,提出通过分离单元的形式来模拟土体的剪切破坏过程。对长沙市某地红粘土直剪试验进行模拟计算,并与试验结果及DDA计算结果进行对比分析。结果表明,所提方法在抗剪强度、破坏形态方面与试验结果有较好的可比性,且较DDA更好地反映了土体逐渐破坏的特点,说明该方法所反映的土体局部化过程符合实际,为今后研究提供了参考依据。     

土壤源热泵U型垂直埋管传热过程的数值研究

针对土壤源热泵地下U型垂直埋管,建立了周围土壤的非稳态温度场的数学模型,并利用Matlab软件进行求解。通过对夏季制冷工况的模拟,研究了管内流量和回填材料对出水温度的影响,还研究了埋管间距和热作用半径对单位管长换热量的影响。     

垂直环管内旋流换热与流动的数值模拟研究

基于垂直环管内旋流对流动边界层的扰动机理,采用数值模拟的方法研究了叶片角度、雷诺数以及进口水温对管内换热以及流动特性的影响,揭示了重力对环管内旋流流动的内在影响机制。结果表明：与水平环管相比,垂直环管的综合换热性能变化平缓,主要受到重力对压降的影响;与雷诺数相比,叶片角度对流场以及温度场的影响最显著;在雷诺数小于15 000,叶片角度为30°时管内的换热性能最佳。     

基于卡尔曼滤波法的碾压混凝土拱坝垂直位移变形分析

介绍了卡尔曼滤波法的基本原理,以白莲崖碾压混凝土双曲拱坝为例,选取坝顶垂直位移为分析对象,建立了卡尔曼滤波模型,进行实例计算,预测大坝变形。计算结果表明,卡尔曼滤波模型能充分考虑温度、库水位和时效影响对坝体变形的影响,预测精度高,具有工程应用价值。     

基于矢量法的汽轮机数控编程数值计算

提出了采用矢量法进行轮廓基点求解的基本算法,该算法不受基点在坐标系中相限或方位变化的影响,方法简单,计算规律性强,易于编程实现;利用Microsoft Visual C 6.0,开发了相应的轮廓基点计算器,编程人员只要根据参数输入对话框输入相应的参数,即可自动计算出轮廓基点坐标。     

基于元体能量平衡法的垂直U型埋管换热特性的研究

基于元体能量平衡法建立了垂直U型埋管的传热模型,模型考虑了流体温度的沿程变化,并通过引入热干扰角与等效传热间距反映两管脚间的热干扰问题,使之更符合实际的传热情况。通过所建模型对U型埋管的换热特性进行了数值模拟,结果表明:增加土壤与回填物导热系数、管脚间距、管内流体流量及减小管脚热干扰角与进口流体温度(供热工况下)均可以增强埋管的换热效果,其中土壤导热性影响最为显著。但回填物导热系数不可无限制增大,其大小还要考虑对增强管脚间热干扰的影响及其与管脚间距的相互关联性。同时,流量的增加要考虑对流动阻力增加的限制,可以采用变流量设计来进行调节与优化。此外,为了充分发挥地源热泵的能效,实际设计应该考虑埋管、热泵及负荷三者间的相互匹配性。     

沿垂直壁面气-液降膜流动传质过程的数值研究

在考虑气-液两相间质量源项和能量源项的条件下,基于VOF算法,建立了水和空气沿竖直平板壁面两相降膜流动传热传质的CFD模型。利用该模型研究了水和空气两相间的传质特性,分析了液膜波动、进气进液速度以及温度对传质的影响,计算结果表明:一定程度的液膜波动、进气速度和进液速度的提高、气-液之间的温差的增加,都能强化气-液之间的传质过程。     

有自由面渗流分析的流形单元法

提出了用于渗流分析的流形单元法。该方法用物理覆盖来确定材料的分区与自由面，通过迭代求出自由面边界，计算区域逐步逼近实际渗流区域，适用于稳定和非稳定渗流计算。算例表明，该方法用于有自由面的渗流分析是简单有效的。     

碾压混凝土坝渗流数值分析的等效均化方法

针对碾压混凝土坝的渗流特性,深入探讨了碾压混凝土层面水力影响厚度、渗流系数的确定方法,推导了相应的计算公式。在此基础上,提出了碾压混凝土坝渗流数值分析的等效均化方法。实例表明,该方法能较有效地应用于碾压混凝土坝渗流的计算分析。     

悬挂式防渗墙防渗效果数值模拟

鉴于数值模拟技术在模拟土体渗流方向上几乎不受外界干扰、计算可重复性高等优势,以室内砂槽模型试验为背景,采用有限差分软件FLAC3D模拟了双层堤基中悬挂式防渗墙的贯入深度、布置位置对渗透变形的影响。结果表明,悬挂式防渗墙防渗效果随贯入深度的增加而更为显著;防渗墙布置在靠近下游位置时可抑制渗透变形在墙后背水侧发展,从而避免堤身沉降出现溃堤事故;数值模拟结果与室内模型试验数据基本吻合,说明运用数值模拟分析渗透变形是可行的。     

基于数值模拟的排气歧管优化策略

在台架试验的基础上,采用一维发动机工作过程计算和三维CFD模拟技术研究了4缸柴油发动机各缸排气温度差异的影响因素.模拟结果表明:台架试验测量的各缸排温差异是受各缸工作过程、测量点位置和排气歧管结构的综合影响,其中排气歧管结构是主要的影响因素.排温测量点位置越接近排气门,越能反映缸内的热负荷状况.基于数值模拟结果,优化了原发动机排气歧管,并提出了排气歧管优化策略.     

不同前期降雨类型下涩草湖尾矿坝渗流稳定性规律研究

为探究不同类型前期降雨下涩草湖尾矿坝的渗流稳定性变化差异较大的问题,利用Geostudio软件对涩草湖尾矿坝进行了数值模拟,得到了不同表层、纵深孔压及安全系数变化规律。结果表明,前期降雨过程中表层孔压不断升高,而在前期降雨接近结束时孔压则逐渐降低或增速减缓,短历时、强降雨下主降雨过程中,孔压有个突然升高的过程;前期降雨条件下,尾矿坝安全系数呈持续下降的规律,在主降雨过程中,安全系数降幅更大,最终安全系数降幅逐渐减小并最终趋于稳定。不同类型前期降雨影响了涩草湖尾矿坝的长期安全稳定性的规律。     

塑料光纤在渗透稳定性监测中的应用方法研究

针对土石坝、堤防和堰塞坝等结构无法通过预埋设备实现渗透稳定性监测的问题,提出一种使用塑料光纤监测渗流泥沙含量的方法,即考虑不同的光波透射距离及不同泥沙含量对光能损耗的影响,间接实现结构渗透稳定性的监测。使用透射距离为2.3 mm的两种实验装置测量0~800 NTU的泥沙悬浊液,研究光能损耗与悬浊液浊度、透射距离的关系。结果表明,光能损耗幅度与泥沙悬浊液浊度呈线性变化,损耗幅度随浊度的增大而增大;光能损耗速度随透射距离的增加而增加.2、3 mm透射距离装置的光能损耗速度分别为2.38、2.75μW/100 NTU。试验验证了光能在泥沙悬浊液中的损耗规律基本符合郎伯-比尔定律,并且透射距离影响装置的监测性能,证明运用塑料光纤监测渗流泥沙含量,从而实现结构渗透稳定性监测是可行的。     

姜唐湖闸基渗流特性和优选渗控方案研究

运用有限元，对姜唐湖进洪闸成层地基三维渗流场进行求解，得出闸基渗流场等水头线的分布规律。重点对该闸设计防渗体系中的水平混凝土铺盖和垂直混凝土地下连续墙的防渗作用进行了论证分析，得出该闸可以去铺盖而加强地下连续墙的优选渗控方案的结论。     

并行电法技术在爆破振动影响庵基山塘大坝渗流稳定性分析中的应用

工程钻爆法施工会对邻近既有建筑物产生振动影响,因此有必要评价结构体的安全。以某隧洞爆破作用对庵基山塘大坝渗流稳定性评价为例,引进并行电法技术评估大坝开展爆破施工前、施工过程中及爆破影响区外的渗流性态,并与实测的大坝水位数据进行对比分析。地电场的监测成果表明,大坝电阻率在爆破施工过程中变化较小,结合测压管中的水位过程线可知,大坝在爆破施工结束后仍处于相对稳定状态。可见电阻率可反映内部渗流场的变化规律,为土石坝爆破损伤评价提供了依据。