用局部间断伽辽金有限元法分析渗流场

把局部间断伽辽金有限元法(LDG)运用到渗流分析中,编制了LDG法渗流分析的计算程序,运用该程序对均质或非均质渗流场分布进行分析,把所得结果与解析解或一般有限元法所得结果进行比较,证明LDG法在渗流分析中是十分有效的。     

油-水两相渗流问题的无网格伽辽金法

该文应用无网格伽辽金法对油藏中的油-水两相渗流问题进行了研究。这种方法是基于移动最小二乘法来建立近似函数的,与传统的最小二乘法相比它具有紧支性其系数矩阵是稀疏的。文中较为详细地描述了油藏地层中油-水两相渗流数学模型的建立以及无网格伽辽金法的基本原理。推导了油水两相渗流问题的无网格伽辽金法具体计算格式,编制了相应的计算程序进行实例计算,其计算结果是可靠有效的,为进一步研究利用无网格方法求解复杂介质、边界条件的油藏多相渗流提供了基础。     

填筑坝的地震响应及液化的无网格法分析

以Biot固结理论的u-p列式作为饱和砂土的控制方程，土的本构关系采用能够描述饱和土体振动液化特征的有效循环弹塑性模型，并运用更新的Lagrange大变形算法考虑液化后土体的大变形行为。利用移动最小二乘近似推求形函数，再采用伽辽金法对控制方程离散，获得无网格伽辽金法的基本计算方程。无网格法能避免液化大变形有限元分析时由于网格畸变而引起的计算中断。首先，通过算例证明了该方法的这一优点，然后，将无网格法应用于填筑坝的地震响应分析，并通过将计算结果与有限元计算结果比较，验证了方法的有效性。     

季节性冻土区引水暗渠的临界埋深数值分析

在季节性冻土地区,输水暗渠受低温作用,不但引起混凝土结构的冻胀破坏,还将影响暗渠内的引水水体温度,导致水体结冰及暗渠阻塞.因此,需要对季节性冻土地区的暗渠结构在不同埋深情况下的温度场进行数值计算,确定其临界埋深.通过瞬态温度场的导热微分方程,采用迦辽金法推导出温度场的二维有限元公式,根据甘肃引洮工程的工程地质勘探报告及施工设计图纸,建立了暗渠数值计算模型.通过数值分析可知:埋深越大,对渠体结构的冻胀影响越小,低温季节时,地表低温对引水运行的影响也越小;通过对低温季节环境下的回归拟合分析,得出该地区季节性冻土中引水暗渠的临界埋深为3.31 m.     

饱和-非饱和土的渗流三维计算

本文应用伽辽金有限元法对三维饱和-非饱和土渗流问题进行计算研究.介绍了数值方法和主要计算公式,给出了典型算例的计算结果,并与前人的试验资料进行比较,二者符合良好.     

Level-set法在液体晃荡研究中的应用

Level—set法是一种简便、通用、高效的计算分析空间运动界面的数值方法,本文尝试性地将Level—set方法应用于液体晃荡的研究,详细论述了应用该方法模拟液体晃荡的数学模型及数值解法。为了验证该方法处理晃荡问题的正确合理性,首先在势流假定下模拟了释放初始液面引起的自由晃荡,并将液面波动的数值结果与理论解析解进行了比较;然后模拟了二维矩形液箱做简谐横摇运动引起的液体受迫晃荡,计算结果以箱壁不同高度处的压强时间历经给出,并与实验结果进行了定量比较。计算结果初步表明采用Level—set方法研究液体晃荡现象是正确可行的。     

油藏渗流问题的无网格伽辽金增维精细积分法

此文提出一种求解油藏渗流问题的数值计算方法,此法称为无网格伽辽金增维精细积分法。基于无网格伽辽金法(EFGM)和增维精细积分法,导出了求解非稳态渗流问题的无网格伽辽金增维精细积分的所有计算格式。结果表明,它是一种无需网格信息、格式简单、程序编制容易、计算精度和稳定性均相对较高的数值计算方法,值得推广。     

三维无单元伽辽金法及其在拱坝分析中的应用

本文介绍了三维无单元伽辽金法的基本理论，并将其应用于拱坝结构分析中，基于变分原理推导出三维线弹性无单元伽辽金法的整体平衡方程。为了处理实际水利工程中断层、宏观裂纹等不连续情况，采用可视准则处理不连续面对积分点影响域的影响，同时考虑不连续面两表面相互作用对整体平衡方程的贡献。编制了三维无单元法计算程序并用以分析拉西瓦水电工程拱坝一地基系统模型，结果表明，其反映了拱坝在水荷载作用下的位移分布规律。     

水平土柱法测定非饱和土壤水力扩散度实验

水力扩散度是非饱和土壤水分运动的一个重要指标,对于地表水—土壤水—地下水转化规律的研究、农田土壤水分预测预报、区域水盐运动规律的研究等,它是一个必不可少的参数。介绍了水平土柱法测定土壤水力扩散度的实验方法、实验装置和实验步骤,并对某区土样详细记录了试验的全过程和结论数据,并对实验结果进行了分析比较。     

波浪作用下系泊船舶运动计算

港内船舶泊稳条件是港口设计中的一个决定因素。但到目前为止,国内外港口工程设计规范对港内泊稳标准无统一规定。由于波浪引起的船舶运动与波周期、波高及船舶频率响应特性等因素密切相关,因此不能单一地以波高或船舶运动量作为泊稳标准。本文讨论了将STF（Salvesen—Tuck—Faltinsen）法与简单格林函数法结合汁算透空式码头前的船舶运动特性,试图为此问题提供一种解决工具。与其它文献、试验数据的比较表明,本文计算值吻合良好。     

SIMULATION OF TANK SLOSHING BASED ON OPENFOAM AND COUPLING WITH SHIP MOTIONS IN TIME DOMAIN

Tank sloshing in ship cargo is excited by ship motions, which induces impact load on tank wall and then affects the ship motion. Wave forces acting on ship hull and the retardation function are solved by using three-dimensional frequency domain theory and an impulse response function method based on the potential flow theory, and global ship motion is examined coupling with nonlinear tank sloshing which is simulated by viscous flow theory. Based on the open source Computational Fluid Dynamics (CFD) development platform Open Field Operation and Manipulation (OpenFOAM), numerical calculation of ship motion coupled with tank sloshing is achieved and the corresponding numerical simulation and validation are carried out. With this method, the interactions of wave, ship body and tank sloshing are completely taken into consideration. This method has quite high efficiency for it takes advantage of potential flow theory for outer flow field and viscous flow theory for inside tank sloshing respectively. The numerical and experimental results of the ship motion agree well with each other.     

寒区大坝温度场和渗流场耦合问题的非线性数值模拟

本文首先根据热传导理论和渗流理论,提出了带相变温度场和渗流场耦合问题的数学力学模型和控制微分方程,然后应用伽辽金法导出了这一问题的有限元公式,最后给出了一个考虑了渗流影响的寒区大坝温度场的计算实例。该例表明渗流场对寒区大坝的温度场影响很大,在寒区大坝的设计时应充分考虑这一因素的影响。     

三峡升船机中控室人机界面的适配性研究

升船机中控室人机交互频繁、接口信息密集度高、耦合关系复杂,人机界面的适配性直接影响升船机安全。为进一步提高人机界面适应性,首先针对升船机中控室人机界面组成,依据人机界面指标分类标准,以显示系统、操纵系统、作业空间、工作环境等4个维度甄选适配性评价指标体系;其次根据安全技术规程划分适配性等级,综合运用可拓学理论,确定人机界面适配性的经典域和节域,建立简单关联函数确定权重;最后构建评价指标与适配性等级的关联函数,依据最大关联原则,确定升船机中控室人机界面适配性等级。结果表明:三峡升船机中控室人机界面的总体适配性等级为"良";工作空间适配性等级为"优";而显示系统、操纵系统、工作环境适配性等级为"良",需在后期安全管理中加强薄弱环节的控制。     

一种求解对流扩散方程的无条件稳定算法

该文提出了一种求解二维对流扩散方程的无条件稳定算法。该算法将方程的时间项通过加权拉盖尔多项式作为正交基函数进行展开,利用Galerkin原理消除时间变量,导出隐式差分方程,并通过所得到的展开系数重构速度场或温度场等数值结果,从而突破了传统显式差分格式稳定性条件的限制,实现求解过程无条件稳定。为评价该算法的精度与效率,设计了两个数值算例,并将其与传统的显式差分格式和交替方向隐式差分格式进行了对比分析。结果表明:算法的精度与时间步长无关,对求解含有精细结构的对流扩散问题具有明显的效率优势。     

Numerical prediction of hydrodynamic forces on a ship passing through a lock with different configurations简

A CFD method is used to numerically predict the hydrodynamic forces and moments acting on a ship passing through a lock with a constant speed. By solving the RANS equations in combination with the RNG k-e turbulence model, the unsteady viscous flow around the ship is simulated and the hydrodynamic forces and moments acting on the ship are calculated. UDF is com-piled to define the ship motion. Meanwhile, grid regeneration is dealt with by using the dynamic mesh method and sliding interface technique. Under the assumption of low ship speed, the effects of free surface elevation are neglected in the numerical simulation. A bulk carrier ship model is taken as an example for the numerical study. The numerical results are presented and compared with the available experimental results. By analyzing the numerical results obtained for locks with different configurations, the influences of approach wall configuration, lock configuration symmetry and lock chamber breadth on the hydrodynamic forces and moments are demonstrated. The numerical method applied in this paper can qualitatively predict the ship-lock hydrodynamic interaction and pro-vide certain guidance on lock design.     

Retard function and ship motions with forward speed in time-domain

The time-domain calculations of retard function and ship motions in waves by the direct time-domain method （DTM） and the frequency to time-domain transformation method （FTTM） are compared and analyzed. A Wigley-hull-form ship and an $60 ship moving in waves are examined, and the corresponding retard functions are in good agreement with those given by DTM and FTTM. The comparison of retard functions in different forward speeds by the two methods is observed, and the results of ship motions in forward speed are also compared with the experimental data. On this basis, the advantage and disadvantage of them are discussed.     

船舶航行条件的实时模拟

简要介绍了船舶航行条件实时模拟的基本原理和船舶操纵运动数学模型及实时算法。通过某工程双线船闸下游引航道进闸航行条件的实时模拟,说明了应用实时模拟研究航道航行条件的方法和步骤。     

季节性冻土隧道的温度场与应力场耦合数值分析

以鄂西地区沙子垭隧道为背景,运用传热学和有限元的基本理论,考虑应力场和温度场的耦合影响,建立了应力场和温度场耦合问题的二维数学模型,并应用Galerkin法进行了有限元分析。分析结果表明,温度场对季节性冻土隧道的应力场影响较大,在建设期间应该考虑应力场与温度场的耦合影响。     

二维浅水狭航道船舶变速航行的有限元计算

本文从二维浅水波方程出发,采用有限元计算船舶变速驶进、驶出大坝升船机承船厢时的水动力学过程.二维浅水波方程理论把行驶船舶对水面的作用力直接加在二维浅水波方程里,以此来计算水表面波动和水平流速.水动力波产生的水动压力又影响到船舶的运动.本文研究船舶和水体的相互作用.它描述了水面波动、水平流速、船舶的纵倾角、船和厢底的最小间隙、以及承船厢受的水体总重量、水动力矩等重要物理量在船舶行驶过程中的变化规律.本文算例的结果和文献[5]给出的实验数据大体一致.计算结果还发现,船舶驶出承船厢时下沉和纵倾的幅度比船只驶进承船厢时要稍大一点.工程上应当予以重视.     

船闸运行可靠性分析

本文给出各种运行方式不可靠度的计算方法，并以葛洲坝２号船闸为研究对象，统计了船闸运行过程中各部位的故障率，计算了葛洲坝３座船闸的运行可靠度，计算分析结果表明，葛洲坝枢纽的断航风险极低。