基于有限体积法Godunov格式的水锤计算模型

针对管道内水锤问题,基于一阶和二阶Godunov格式的有限体积法建立数学模型并进行模拟分析。采用Riemann求解器对离散通量进行求解,同时在计算中引入对流项;采用MUSCL-Hancock方法进行重构得到二阶精度的Godunov格式,为了避免虚假振荡引入MINMOD斜率限制器;提出了虚拟边界的处理方法,实现了计算区域的所有节点和边界的统一计算。计算分析表明,虚拟边界法既保证了计算结果的精确性,又避免了边界处理的复杂性;一阶Godunov格式与传统的特征线法计算结果一致;当库朗特数小于1时,一阶Godunov格式和特征线法的瞬变压力可能出现严重的数值耗散,但二阶Godunov格式可有效抑制数值衰减从而得到更为准确稳定的计算结果;在马赫数很小的情况下,对流项对模拟结果的影响可忽略。     

拱坝地震输入模型中黏弹性边界与黏性边界的比较

本文首先介绍了动力分析中无限地基数值模拟采用的各种方法，包括无穷元方法、边界元方法、无穷边界元方法。无限边界处理有叠加边界、黏性边界、黏弹性边界和人工透射边界。介绍了拱坝地震自由场输入模型。通过算例和实际工程计算，验证了黏性边界和黏弹性边界均有较好的吸能效果，且两种边界条件下，所得计算结果几乎一致。黏性边界或黏弹性边界均可作为拱坝地震自由场输入模型中的吸能边界。     

不同隐格式法在工程实例中的应用

采用preissmann隐格式法和特征隐格式法对同一工程输水运行时的明满流现象进行了数值模拟,具体介绍了两种数学模型的不同之处以及边界处理方法,并对计算结果进行分析和比较,提出在计算明满流时特征隐格式法较preissmann隐格式法适用性强。     

移动边界浅水问题的数值研究

移动边界问题是水力计算中难点之一 ,本文用拉格朗日坐标系来描述浅水方程 ,并用二阶Godunov算法求解有移动边界的浅水问题的数值解。在拉格朗日坐标系下 ,移动边界条件十分容易处理 ,数值计算结果表明 ,该方法十分有效     

采用边界元法确定坝基面渗透压力

由于边界单元法只需在边界上剖分单元，且容易处理无限边界问题，所以在计算坝基面渗透压力时较有限元法具有明显的优势。介绍了坝基面渗透压力的计算理论及其边界元数值算法，并给出了应用算例。由算例分析可以看出，采用边界元法计算坝基面渗透压力，计算程序简单，占用计算机内存少，计算速度快，且计算精度较高。     

移动边界浅问题的数值研究

移动边界问题是水力计算中难点之一，本文用拉格朗日坐标系来描述浅水方程，并用二阶Godunov算法求解有移动边界的浅水问题的数值解。在拉格朗日坐标系下，移动边界条件十分容易处理，数值计算结果表明，该方法十分有效。     

时域有限水深格林函数的多项式展开计算方法

本文研究了时域内有限水深格林函数的数值计算问题，旨在建立一种格林函数的快速算法，可应用于边界元方法的实际计算中。该方法由多维多项式近似代替积分形式的直接数值计算。文中将格林函数值及其导数值与对应的近似多项式计算值进行了比较，当取得合适的截断项时，两者符合较好。     

多极子去奇异边界元法在三维水波问题中的应用

在众多水波问题,尤其是非线性水波问题求解中,巨大计算量和存储量一直是人们试图克服和解决的重点与难点。本文通过对简单Green函数基本解1／r做多极子展开,并应用到去奇异边界元法中求解三维水波问题。通过无限区域中水流对圆球绕射算例的数值计算,验证了多极子去奇异边界元法能给出高精度的满意结果,与传统边界元方法相比避免了边界积分中奇异性的单独处理并将计算量和存储量均降到了O（NIgN）和O（N）数量级,同时对完全非线性水波问题的时域模拟也得出了令人满意的结果,验证了该方法在处理大计算量问题中所具有的优势。     

基于FLAC~(3D)岩石应变软化模型的研究

在岩土工程的实践中,许多岩土体材料在载荷作用下表现出应变软化特性,因而在岩土工程数值模拟中如何更好地表现出岩土材料的应变软化特性非常关键。首先分析了"圆形孔洞问题"这一岩土工程领域的基本问题,并对该问题基于应变软化模型建立的现有理论解与FLAC3D的数值计算结果进行了对比,所得到的结果验证了FLAC3D应变软化模型在数值计算时的准确性和适用性。接着采用FLAC3D程序中的应变软化模型与理想弹塑性模型对该问题进行了计算,通过对计算结果的对比分析,认为忽略应变软化岩土材料的强度软化特性对工程是偏于危险的。最后对FLAC3D中应变软化模型的相关参数(εpi、残余系数)进行了研究。研究成果有助于研究人员更深入地理解岩石应变软化模型的力学本质。     

一种Godunov算法及其在非平底流污染物传输中的应用

采用和谐的加权平均通量(Weighted Average Flux,简称WAF)算法,研究了浅水波方程的间断解及污染物传输问题。该算法采用WAF格式和HLLC Riemann求解器近似单元边界数值通量,中心差分格式离散地形源项,然后理论上证明了该算法是和谐的。最后利用WAF算法对非平底地形上浅水波间断解及污染物传输问题进行数值计算,精确地捕捉到了间断解和污染物运动过程,结果表明该算法满足守恒性,具有高分辨率、无振荡及捕捉污染物运动边界的能力。     

无限深透水坝基悬挂式垂直防渗体保角变换-边界元渗流计算

无限深透水坝基轮廓复杂,透水层深度大,其渗流计算精度难以保证。本文提出用保角变换-边界元法计算含有无限域渗流计算问题。保角变换将复杂的坝基轮廓线边值问题变换为水平线边值问题,使渗流计算边界问题大大简化;边界元法在求解边界简单的无限域渗流方面优势明显,两种方法联合使用进行求解,能充分发挥保角变换和边界元法各自优点。通过组合法计算结果表明：联合法计算更加快捷、简单,计算结果更加符合无限域的实际情况,可为解决无限域渗流问题提供一条途径。     

离散元-边界元动力耦合模型

本文提出了一种二维变形体离散元与时域边界元的耦合模型，这一模型可以将非连续体的模拟与无限域的模拟统一在一个模型中，可用于在地震波动输入条件下，考虑辐射阻尼的岩体边坡或地下结构等的动力稳定和变形分析，拓宽了离散元动力分析的领域。算例分析表明本耦合分析模型具有较高的精度。     

边界元法及其在岩土工程中的应用

在介绍边界元法基本原理的基础上，着重对边界元法在岩土工程领域的应用现状作了叙述和分析，并对起其发展趋势作了探讨。所得结论可供相关研究人员参考。     

渗流问题的边界元方法比较

由于边界元法只在边界上划分单元,因而可降低一维进行计算,且适合解决无限域问题,在渗流研究中具有独特的优点.为此,简要介绍边界元三种计算方法,并采用不同的方法对相同的算例进行计算比较.结果显示,采用边界点方法处理渗流问题,具有计算程序简单.且计算精度较高的优点.易被工程人员掌握和推广.     

土石坝应力稳定分析的摄动随机元应用

作为防渗体系的土石坝,其所含介质受非均匀性、非线性性状、不连续性和复杂的边界条件等因素的影响,一般很难获得解析解.摄动随机有限元是一种考虑可靠度随机性的有限元方法,它可以考虑岩土工程中存在着的很多的不确定因素,并对岩土工程各种边界条件和非线性应力应变土体本构关系有着较强的适应性.讨论了土石坝的应力稳定分析,并进行了非线性摄动随机有限元分析.     

MPM simulations of dam-break floods

Owing to its ability of modelling large deformations and the ease of dealing with moving boundary conditions,the material point method is gaining popularity in geotechnical engineering applications.In this paper,this promising Lagrangian method is applied to hydrodynamic problems to further explore its potential.The collapse of water columns with different initial aspect ratios is simulated by the material point method.In order to test the accuracy and stability of the material point method,simulations are first validated using experimental data and results of mature numerical models.Then,the model is used to ascertain the critical aspect ratio for the widely-used shallow water equations to give satisfactory approximation.From the comparisons between the simulations based on the material point method and the shallow water equations,the critical aspect ratio for the suitable use of the shallow water equations is found to be 1.     

基于ABAQUS无限元的静-动力统一人工边界研究

对于强震作用下的大变形和非线性问题,叠加原理不能被用来计算结构的静-动力综合效应,这就涉及到静、动力边界转换或静-动力边界统一的问题。静-动力边界转换法较为繁琐,且如果不施加由静力边界条件引起的节点约束反力,模型存在不平衡力或不平衡力矩,造成计算结果失真。黏弹性静-动力统一人工边界在结构受切向静力作用时数值解精度不够理想。为了既方便又精确地计算结构的静-动力综合效应,提出了利用无限元建立静-动力统一人工边界,推导出适用于外源波动输入的等效节点力计算公式;基于Python语言,编写了等效节点力计算与施加为一体的程序。这种边界不需要进行静力、动力边界转换、应力场的导入以及边界节点约束反力的施加。无限元静-动力统一人工边界实现相对简单,且数值解精度高于静、动力人工边界转换法和黏弹性静-动力统一人工边界,特别是在切向静力的作用下。     

FULLY NONLINEAR WAVE COMPUTATIONS FOR ARBITRARY FLOATING BODIES USING THE DELTA METHOD

1 .　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＷｈｅｎｂｏｄｙｍｏｔｉｏｎｂｅｃｏｍｅｌａｒｇｅ,ｎｏｎｌｉｎｅａｒｗａｖｅｓａｒｅｇｅｎｅｒａｔｅｄａｎｄｈｉｇｈｅｒ ｏｒｄｅｒｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｆｏｒｃｅｓａｐｐｅａｒ.Ｔｈｅｓｅｐｈｅｎｏｍｅｎａｃａｎｎｏｔｂｅｅｘｐｌａｉｎｅｄｂｙｌｉｎｅａｒｔｈｅｏｒｙｓｉｎｃｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｅｆｆｅｃｔｓａｒｅｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙｅｘｃｌｕｄｅｄ .Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ,ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓａｒｅｎｅｃｅｓｓａｒｙｆｏｒｆｕｌｌｙｎｏｎｌ…     

三维快速拉格朗日法在小湾拱坝稳定分析中的应用

三维快速拉格朗日分析是基于三维显式有限差分法的数值分析方法，它可以模拟岩土或其他材料的三维力学行为，可以准确地模拟材料的屈服、塑性流动、软化直至大变形。由于采用显式差分法，它尤其适合于材料的弹塑性、大变琪分析以及施工过程的模拟。本文首先介绍了三维快速拉格朗日分析的基本原理及其特点，然后用美国Ｉｔａｓｃａ Ｃｏｍｓｕｌｔｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｉｎｃ开发的三维快速拉格朗日分析程序ＦＬＡＣ－３Ｄ进行了小湾