基于极值原理的瞬时单位线法在洪峰求解中的应用研究

工程中采用瞬时单位线法计算洪水时,洪峰均是从有限的计算节点上统计最大值作为洪峰,存在一定误差.当有较高精度要求时,不宜仅统计有限计算节点上的洪水最大值作为设计洪峰.采用瞎子爬山法和半分法计算洪峰流量,算法简洁明晰,计算开销有限,收敛速度快,是优良的计算方法,可供广大设计同行参考使用.     

用有限条法计算薄壳渡槽

薄壳渡槽是水利工程中广泛应用的输水建筑物.以前,总是用梁法来计算薄壳渡槽槽身,用梁法计算长壳是可以的,但计算中长壳误差则较大.在许多情况下,薄壳渡槽属于中长壳范围. 近年来发展起来的有限条法是计算薄壳渡槽的理想的方法.它用分离变量法使得工程结构的总自由度大大减少,大大地减少了计算工作量和计算机内存需要量,节省机时,并能用较小的机器解较大的问题. 本文根据有限条法的基本理论,成功地用有限条法结合柔度法分析研究了有横向拉杆的薄壳渡槽槽身结构,推导了计算公式,编制了用有限条法计算薄壳渡槽槽身的电算程序.     

Hardfill坝建基面的非线性等效应力分析

有限单元法在计算坝踵、坝趾的应力时存在网格划分标准的问题,使得坝踵、坝趾的应力无法作为设计大坝的依据.利用有限单元法的计算成果,采用基于矩法的非线性等效应力分析,得出了Hardfill坝建基面的等效应力,阐述了该法的应用,并且对比得到网格尺寸等影响因素对于建基面的非线性等效应力的影响很小.有限单元法的计算结果和等效应力法计算的应力可为坝体强度的综合评定提供相应的依据.     

求解非饱和土壤水流问题的一种数值方法

特征有限单元法推广应用于求解非饱和土壤水运动问题.通过引入全导数,把原问题分解为纯“对流”问题和纯“扩散”问题.分别在Lagrange和Euler坐标系中求解“对流”问题和“扩散”问题.实例计算表明,该法在克服数值困难、提高计算效率和精度以及适用性等方面较有限单元法和有限差分法有显著的优越性.     

有限解析法在求解非饱和土壤水流问题中的应用

本文将J.R.Chen(陈景仁)等提出的有限解析法推广应用于非饱和土壤水分运动.编制了适于求解小Pe数人渗问题的计算程序。通过对比垂直入渗方程线性化的解析解和模拟野外土壤水分重分布试验,表明有限解析法具有很高的计算精度,数值稳定性好.     

波浪在平缓岸滩上爬坡的有限差分格子Boltzmann模拟

应用有限差分格子Boltzmann方法模拟平缓岸滩上波浪爬坡过程,计算结果和半解析解以及其它数值模型模拟结果吻合.通过和标准格子Boltzmann模型计算结果比较,发现在格子Boltzmann方法的基础上采用高精度有限差分格式离散方程取较大的空间和时间步长就可以得到稳定的计算结果,节省计算时间,可以用于模拟大范围波浪爬坡现象.     

溶质运移弥散系数反演数值方法初步研究

以一维溶质运移水动力弥散系数反演为例,采用有限差分法与单纯形探索法相结合,实现了弥散系数的反演计算,并将计算结果与用有限差分法正演计算的标准解进行了拟合,取得了良好的效果,充分说明了该方法的可靠性及优越性.     

混凝土水管冷却温度场的计算方法

针对混凝土水管冷却温度场的计算问题,在目前用有限单元法迭代算法近似求解的基础上,根据水管与混凝土之间热量交换的平衡原理,提出了一种新的计算方法,并且数学上完全严密.采用该方法和文中所建议的沿程水管边界单元的搜索技巧,可以方便地严格模拟实际工作中蛇形水管的走向,提高计算精度.同时,针对实际工程中为提高温度场和温度应力场的计算精度带来计算量大的问题,提出了利用有限单元法的并行计算技术以及子结构技术两种方法,降低计算规模.     

堤防设计中的非稳定渗流计算

目前对非稳定渗流计算多依赖有限单元法等的数值计算,文章根据中国水利科学研究院南科院毛昶熙教授推导出的计算非稳定渗流简便公式结合工程实例做以计算分析.     

用于基坑降水设计与实时控制的一种数值分析方法

介绍应用于基坑降水优化设计和施工作业实时控制的有限单元计算方法及程序运用技巧,给出武汉建银大厦深基坑降水计算实例.     

泰勒涡的数值模拟

从柱坐标系下N-S方程出发,采用SIMPLE算法,结合混合有限分析法,数值模拟了旋转Couette流失稳后的泰勒涡的流动.计算结果与试验一致,表明了混合有限分析法的有效性和对此流动的适应性.     

二维水沙数学模型及其在汉江入汇河段的应用

运用有限分析法的基本思想,自主开发了适用于汉江入汇段的平面二维数学模型.该模型采用了曲线四边形9点等参单元法,任意剖分计算区域,构造出形函数,并实行坐标变换,在划分网格技术中使用了适体河流边界将计算区域任意划分成多个曲线四边形的有限单元技术,在模型前后期处理技术如计算网格的任意划分技术,地形高程的插值技术上进行了改进,吸取了有限元法对河道不规则岸线有较好适应性的优点,发挥了有限差分方法成熟的数值方法技术.运用该模型对长江与汉江交汇处3组不同来流的情况下的流场进行了计算和分析验证,效果较好.     

拱坝结构分析的样条配点法

前言 托尔克(F.Tolke)于1938年提出将壳体理论用于拱坝计算,在计算工作中所遇到的联立偏微分方程的解析积分极为困难,过去只能求助于特殊边界条件的理论解或实用的近似计算。普里斯居(R.Priscu)等曾在第六次国际大坝会议提出网格法计算拱坝,利用有限差分展开微分方程,在各个网格的结点上连续地应用有限差分方程式,求解全部网格结点的位移,从而解出内力和应力。但展开的有限差分式子冗长,所需的计算工作量甚大,因而此法没有受到广泛应用。龙巴地(J.Lombadi)、汪景琦等曾用含高次方的多项式表示变位,再用最小二乘法或变     

重力坝加高的应力和稳定计算方法及控制标准研究

后帮式重力坝加高存在新老混凝土结合面和新老坝块分载的问题,结合面有限结合部分传力时传统的材料力学法和整体刚体极限平衡法不再适用于应力和稳定计算.本文介绍了重力坝加高模拟的有限单元法,提出了新老坝块应力和稳定计算的有限元等效法,以丹江口7#坝段为例进行了不同结合面状态的多工况计算,与弹塑性有限元强度折减法进行了比较.结果...     

圆形有压引水隧洞预应力钢筋混凝土衬砌设计计算

对国内有压引水隧洞预应力钢筋混凝土衬砌的设计理论和设计计算方法进行了系统总结,着重介绍了对水工隧洞衬砌应力计算的有限单元方法.并以张掖黑河小孤山高压水道为例,对预应力混凝土衬砌进行了结构应力计算.     

重力坝与土坝插入连接段的渗流计算——有限差分迭代法

在设计插入式连接结构中,渗流计算是一个很重要问题.需要提出一个计算连接结构渗流的方法,供设计之用.本文提出用有限差分迭代法计算这个问题的方法与通用程序.本程序采用变量不断替换方法,使程序占用计算机内存少,使得一般中、小型计算机都能胜任这种计算.本程序能自动进行多次试算,求得满意计算结果.     

瞬时单位线计算地面径流峰值的探讨

工程设计中常采用固定时段计算设计洪水,洪峰从有限的计算时段上统计,存在一定误差.为控制成果精度,可按瞬时单位线上涨历时调整计算时段,计算的原固定时段点的地面径流调整前后不变.还提出了计算任意时刻地面径流的公式,可直接试算地面径流峰值,也可计算出非等距的地面径流过程.     

二维扩散方程的9点格式有限近似解法

通过假设在曲线网格局部单元内满足二维扩散方程的近似解,并对计算区域进行离散,推导出中心点函数值和周边8点函数值之间的关系式,从而建立求解二维扩散方程的新方法,即基于曲线网格下的有限近似解法9点迭代格式.该格式用于非规则区域定常扩散方程和规则区域非定常扩散方程的计算,并与精确解等进行比较,结果表明该方法在计算简便性、精度和适用性等方面具有良好的特性,且比5点格式的有限近似解在精度方面有明显改善.最后计算了典型的坝基渗流流场,计算结果与试验结果吻合较好.     

大型渡槽有限条法地震反应分析

根据有限条法原理,把渡槽槽身划分为若干有限条,推导出渡槽槽身结构的单元刚度矩阵、质量矩阵的显示表达式;采用空间梁单元模拟渡槽支架;联接槽身和支架的盆式橡胶支座采用弹性元件单元模拟.编写程序具体计算了某大型渡槽的自振频率,并用ansys对大型渡槽进行模态分析,对比计算结果验证本文模型的正确性.并计算了大型渡槽结构在3种工况分别输入EL-Centro、Taft、天津地震波3种地震波作用下的地震时程响应.     

水库滑坡涌浪的二维有限元分析方法

一、前 言 当水库内发生急剧、巨大的滑坡时,会激起很高的涌浪,对拦河坝是一个很大的威胁.为了安全起见,往往需通过滑坡涌浪模型试验来确定浪高.由于模型试验需要化费较多的人力、物力和时间,因此研究涌浪数值计算的方法是十分必要的. 近年来,采用一维有限元法及两维有限差分方法进行水库滑坡涌浪计算,已取得了一些成果.我们在D.C.芝尼和H.李波特莱的两维有限差分方法基础上,考虑到:1.大多数情况下,有限元法较之有限差分法在适应边界形状方面要灵活得多(水库边界是十分曲折的);2.有限元法的网格密度可视精度及区域的重要性而变化,这对减少占用计算机内存是十分有利的.因此建立了水库滑坡涌浪的二维有限元方法,编制了TQ-16机语言程序,并取得了一些实例计算成果.