瀑布沟水电站三维非稳定渗流有限元计算

瀑布沟水电站三维非稳定渗流有限元计算许国安（水利水电科学研究院，北京，１０００４４）魏泽光（北京大学，北京，１００８７１）武桂生（水利水电科学研究院，北京，１０００４４１工程概况瀑布沟水电站位于大渡河中游，坝址多年平均流量１２３０～１３７０ｍ３／ｓ，...     

碾压混凝土坝平面稳定渗流场的有限元分析

碾压混凝土坝,由于其施工特点,存在着影响坝体渗流场的因素。例如美国柳溪坝因为层面结合不良而造成严重渗漏。日本采用常态混凝土防渗层包住碾压混凝土坝体,发挥了较好的防渗效果。本文探讨了影响大坝渗流的水平结合层面和常态混凝土防渗层的效果,以及增设坝内排水管的作用等问题。作者结合四川省铜街子工程的实际,应用有限元方法对碾压混凝土坝的平面渗流场进行了计算,认为:有了上游防渗层,碾压混凝土贯穿性层面对渗流场影响不大;上游防渗层应避免出现贯穿性开裂;而增设坝内排水管对坝内自由水面的降低比单纯加厚上游防渗层更为有效。     

饱和-非饱和非稳定渗流有限元分析方法的改进

对饱和-非饱和非稳定渗流分析的有限元计算方法加以改进,提出饱和度对渗透压力偏导数的修正公式,消除了饱和-非饱和非稳定渗流计算中存在的数值弥散现象和参数拟合不收敛现象,使迭代收敛速度提高了3倍。同时也消除了有限元迭代求解过程中的振荡现象。经实例证明,本文方法是有效可行的。     

三维非达西渗流的有限元分析

本文以非线性渗透规律的两种主要形式为基础,推导并建立了非达西渗流的三维有限元数值记算模型,分析了用有限元法分析非达西渗流的特点,用FORTRAN语言编制了相应的计算程序,并借助堆石坝渗流模型的实测结果进行了验证.     

三维稳定渗流的有限元计算

水工建筑物与地基渗流以及岸边绕流问题的计算比较复杂,影响因素甚多,对三维渗流场无法求得水力学法和流体力学法的理论解,而在工程设计与运用中却需要计算与了解有关工程安全与效益的各种渗流要素,因此有必要研究三维渗流问题的数字计算方法。 关于三维渗流计算,目前国内只有文献[1]中所提出的有限单元法,但是,由于计体机容量的限制,对具有更多结点的或更复杂的渗流域,上述计算程序难于适用,并且土体中浸润面的确定,尚需进一步开展研究。     

均质土坝土工膜防渗渗流有限元计算

由于土工膜具有防渗性能好、施工方便、造价低和耐腐蚀等特性,近年来土工膜在我省平原水库围坝防渗中应用越来越广泛。但由于土工膜厚度小,这给应用渗流有限元程序进行渗流计算带来一些新的问题,如怎样确定渗流区域,如何对土工膜厚度进行等效变换以满足有限元计算要求等等。根据我们计算的实践,对于有限深透水地基上均质土坝上游坝坡和坝基铺设土工膜防渗的渗流有限元计算介绍几点处理方法。     

河堤内非稳定渗流的实测与分析

在长期洪水渗透的作用下，堤防内的浸润线上升并到达背水坡脚，这会引起堤防内的孔隙水压力上升和非饱和状态土的强度下降，经常由此而导致堤防发生塌陷和滑动破坏。本文通过原尺寸堤防的洪水渗透试验对堤防内洪水渗透的过程和特征进行了观测，并通过对大型河堤长期洪水渗透试验的饱和-非饱和渗流的有限元解析，研究了洪水渗透的过程和特征，分析了各种条件对河堤内渗流的影响。     

有限元分析法在罗定市城区堤防工程非稳定渗流计算中的应用

采用有限元分析方法对罗定市城区堤防工程土堤非稳定渗流进行分析计算,为土堤稳定计算提供科学依据,为同类水工结构的设计提供一定的帮助。     

有限元法在土坝稳定渗流计算中的应用

1　渗流计算中常用的几种方法及优缺点从理论上来说 ,土坝渗流计算是在已知定解条件 (初始条件、边界条件 )下解渗流基本方程 ,以求出土坝渗流场的水头分布 ,进而计算渗流量和渗流水力坡降等。迄今为止 ,已有大量的文献介绍了透水地基或不透水地基的土坝渗流计算方法 ,这些方法多为流体力学和水力学解法。对于实际的土坝工程 ,以往大都是借助于模型试验来求解土坝渗流问题。近代计算机技术的发展和计算机的应用为土坝渗流计算开辟了新的途径 ,各种复杂情况的土坝渗流 ,都可以在高速数字计算机上模拟出来 (数值模拟 ) ,模型试验比较来看具有…     

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。     

水平面渗流有限元计算中减压井点处理

为解决水平面二维有限元方法计算减压井时井点附近奇异区问题，在李祖贻等针对特定网格划分推导出修正井水位法的成果基础上，推导适应一般网格划分的修正公式。通过特例分析计算，验证修正公式精度和适应性，减压井计算受单元尺寸、尺寸差异影响很小，流量和井点以外节点水头值满足精度要求。针对有限元计算时涉及的井阻力情况，给出实用的修正公式处理方法。     

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。     

稳定流态下海底管线局部冲刷有限元数值模型

为了获得海底管线局部冲刷发展过程中不同时刻的床面形态,建立了一个有限元数值模型来模拟稳定水流下海底管线的局部冲刷。采用非定常雷诺平均N-S方程和标准k-ε湍流模型模拟水流流动,通过求解Exner方程计算床面变化,利用动网格技术展现床面变化历程,分别采用特征线法和有限元法对方程进行时间和空间离散。通过二维方形钝体绕流和Mao的清水冲刷试验对模型进行了验证。结果表明,模拟结果与试验数据吻合较好,所建模型可用于模拟海底管线局部冲刷。     

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.     

非饱和流动问题的SUPG有限元数值解法

本文将ＳＵＰＧ有限元方法应用于非饱和流动的Ｒｉｃｈａｒｄｓ方程，导出了数值表达式，并且对一维入渗问题进行了数值计算，计算的结果表明：本文的方法是精确，收敛和稳定的，可用于非饱和带水分运动的实际计算。     

渗流及地下水污染二维预测模型

在各项异性渗流模型的基础上，建立了地下水污染物质输移运动的二维数学预测模型，采用有限元法对渗流和污染物分布进行模拟，并且用解析解检验了数学模型的可靠性。对于污染物随地面降雨入渗的二维非恒定问题，计算结果与已有文献进行比较，证明了数值模拟的可信度。进一步实际模拟在非均匀介质情况下的污染物随地下水输移过程，分析了介质的透水特性对污染物浓度的影响。     

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。     

求解对流扩散方程的一种高分辨率有限体积-有限元方法

此文研究在无结构三角网格上求解对流扩散方程的有限体积-有限元方法,设计了一种新的适合于多边形作为控制体的顶点中心型的二维无结构网格方法的vanAlbada型限制器函数,并在此基础上给出了一种新的求解对流扩散方程的有限体积-有限元方法。数值实验结果表明,此文给出的van Albada型限制器函数有效地改进了多边形作为控制体的顶点中心型的有限体积法的收敛性能,给出的求解对流扩散方程的有限体积-有限元方法在精确度上有明显改进。     

带自由液面 Navier-Stokes 流动问题的ALE 分步有限元方法

将任意的拉格朗日 欧拉 (ArbitraryLagrange Euler,简称ALE)描述引入到Navier Stokes方程中 ,以速度和压力为基本变量 ,在时间域上采用分步求解格式 ,利用Galerkin加权余量法推导了分步格式的ALE有限元数值离散方程。并对带有自由液面的Navier Stokes流动问题的定解条件进行了分析讨论。最后利用所得到的ALE分步有限元方法对二维及三维不可压粘性液体大幅晃动问题进行了算例数值模拟 ,数值计算结果验证了本文方法及计算机仿真软件的正确性与可靠性